РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТРАЛОВЫХ ЛЕБЕДОК

Рассмотрим такие вопросы, как определение основных размеров и расчет на прочность характерных деталей траловых лебедок. Так как устройство и условия работы этих лебедок во многом сходны с устройством и работой обычных грузоподъемных механизмов, получивших подробное освещение в отечественной технической литературе, здесь выясняются только вопросы, связанные с особенностями конструкции траловых лебедок.
                                             1. Расчет ваерных барабанов
А. Определение основных размеров ваерных барабанов.
Диаметр барабана выбирается в зависимости от номинального диаметра ваера.

где d — диаметр ваера.
У построенных траловых лебедок диаметр барабана составляет от 13,6 до 23,6 диаметра ваера.
При конструировании траловых лебедок лучше выбирать диаметр барабана по верхнему значению, так как практика проектирования подъемно-транспортных машин выработала нормы для наименьших допускаемых диаметров барабана или блока, огибаемого канатом.

где е — для грузоподъемных машин всех типов с машинным приводом и легким режимом работы не менее 20. Промысловые механизмы в силу сравнительно небольшого числа рабочих часов в году можно отнести к подъемно-транспортным механизмам с легким режимом работы.
Часто отношение диаметра барабана к диаметру ваера принимается менее 19, так как рабочая длина ваера обычно равна 80 % рабочей канатоемкости барабана и на нем всегда находится не менее 20 % ваера, то есть от трех до шести слоев навивки. Поэтому у работающей части ваера отношение среднего диаметра витка к диаметру каната не бывает меньше 20. Нужно заметить, что у траловых лебедок рабочая канатоемкость барабана принята равной 50% полной канатоемкости из-за необходимости перемотки ваера с одного барабана лебедки на другой для промера вае-ров. Лишь лебедки судов, у которых предусмотрена специальная ваерная вьюшка для промера ваеров, могут иметь рабочую канатоемкость барабанов, равную 80—90 % их полной канатоемкости.
Все-таки для увеличения срока работы ваеров не рекомендуется диаметр барабана принимать менее 20 диаметров ваера, особенно у лебедок с большим тяговым усилием.
Длина барабана может быть выбрана по отношению между длиной L6 и диаметром D6 барабана. У построенных лебедок это соотношение находится в пределах 2,7 /3,2 , поэтому

У некоторых лебедок отношение L6 : D6 колеблется от 1,5 до 5,5.
Иногда длину барабана определяют по количеству витков каната , уложенных вдоль барабана. Шаг навивки t принимают равным наибольшему диаметру каната по ГОСТу, учитывая допуск на увеличение диаметра, равный 6%, и прибавляют 0,2 /0,4 мм на неплотность навивки. Таким образом, шаг навивки t равен

а длина барабана принимается обычно в пределах

У построенных лебедок на длине барабана укладывается от 26 до 75 витков ваера.
Диаметр реборд Dp барабана часто определяется из конструктивных соотношений Dp /Do, которое у большинства построенных лебедок находится в пределах от 2,5 до 3,7, поэтому Dp можно определить ориентировочно по выражению:

Окончательно диаметр реборды устанавливается после определения числа слоев навивки.
Основные размеры вспомогательных барабанов траловых лебедок выбирают по следующим соображениям. У большинства лебедок диаметр вспомогательного барабана D6в определяется из тех же соотношений, что и диаметр ваерного барабана. Отношение длины L6в вспомогательного барабана к его диаметру D6в часто принимают равным 0,8, а отношение диаметра реборды Dpв к диаметру барабана D6в принимают равным 1,9/2,0.
У лебедки РТМ «Тропик», где канаты на вспомогательных барабанах работают в более тяжелых условиях, чем ваера (их диаметр меньше, а расчетная нагрузка в два раза больше), отношение диаметра вспомогательного барабана к диаметру каната равно 34,5, отношение длины вспомогательного барабана к его диаметру — 1,45, а отношение диаметра реборд к диаметру барабана — 1,45. 4
                      Б. Расчет многослойной навивки ваера на барабан.
Если приняты диаметр барабана D6, длина барабана L6 и шаг навивки t, то количество витков х на длине барабана равно:

Расчет многослойной навивки ваера можно вести двумя методами.
Наиболее распространен метод расчета навивки, при котором все витки, уложенные на барабан, предполагаются образующими круговые цилиндры, а длину каждого витка принимают равной п*Dpacч.
Если обозначить отношение диаметра барабана D6 к диаметру ваера d через с, то есть

то диаметры витков для рядов навивки ваера на ваерный барабан будут равны:

Диаметр витка для k ряда, очевидно, будет равен:

Общая длина ваера определяется равенством

Подставляем значения D1, D2, D3 и т. д.

Или окончательно длина каната равна

Представим это выражение в виде квадратного уравнения

откуда

Если число рядов k получилось дробным, то число витков неполного ряда определяется равенством

где у — коэффициент полноты ряда — дробь, на которую   полученное число больше целого числа; х — принятое число витков в ряду.
Обычно расчет канатоемкости барабана сводят в таблицу, имеющую следующую форму:

Этот способ приближенный и дает несколько завышенную канатоемкость барабана.
Исследование навивки ваера, проведенное Б. А. Семенцовым, показало, что поперечное сечение барабана с навитым на него в один слой ваером представляет собой круговой цилиндр, а барабан с последующими навитыми слоями в сечении имеет контур, приближающийся к эллипсу. Для каждого нового слоя ваера диаметральные оси увеличиваются следующим образом: одна ось увеличивается на 2 d, а другая — на 1,73 d (если шаг навивки каната t равен диаметру каната d).
Если шаг навивки больше диаметра каната, вторая ось эллипса увеличивается на еще меньшую величину.
Значения большой и малой полуосей для k ряда можно определить из выражений:

где D1 = D6 +d;
D6 — диаметр барабана;
d — диаметр ваера;
n  = к—1;
к — число слоев ваера на барабане.
Длина обвода эллипса для этого ряда с достаточной точностью определяется по выражению:

Таким образом, значения длины витков по слоям равны

Для любого ряда длина витка определяется по выражению

Суммируя длины витков в различных рядах, получим

Длина всего ваера на барабане составит

где х — число витков в одном слое. Отсюда

Формула числа слоев, полученная из выражения для эллиптической формы витков, может быть упрощена

так как слагаемое 0,036 сообщает ей весьма малое уточнение.
Для больших значений L эта формула вносит ощутимую поправку к упрощенной формуле, составленной для круговых контуров витков.
Например, при L = 3000 м, d = 26 мм, х = 52 и с = 16,38 по формуле для круговых витков барабан имеет 19,95 слоя, а по формуле с учетом эллиптичности витков — 20,16 слоя, что дает разницу в 0,21 слоя или 10,9 витка (2,6 витка 19-го слоя и 8,3 витка 20-го слоя) общей длиной 46 м. Из этого следует, что, если ограничиться числом слоев, равным 19,95, будет недовыбрано 46 м ваера, или 1,54 % от общей длины ваера.
Относительная величина погрешности оказывается небольшой, но ее абсолютная величина может сыграть немалую роль в операциях траления, при которых возникает необходимость в достаточно точной оценке длины ваера.
Канатоемкость барабана и при этом способе рассчитывается в табличной форме, таким же порядком, как это. указывалось выше.
                                              В. Выбор размеров барабана.
У современных траловых лебедок ваерные барабаны отливают из стали 25Л с пределом текучести ат =2400 кГ/см2 с ребордами из той же стали, приварными, на болтах или на заклепках. Наиболее часто применяют приварные реборды. Толщина стенок б барабана обычно выбирается в зависимости от его диаметра по конструктивным соотношениям.
В отечественной практике толщина стенок барабана выбирается в следующих пределах:

Толщина реборд принимается обычно в пределах 0,5/0,75 толщины стенок барабана, а наружный диаметр реборд на 2/4 диаметра ваера больше, чем диаметр барабана с полностью навитым ваером.
Тонкие реборды обязательно должны быть подкреплены ребрами жесткости или иметь приварные кольца жесткости вблизи наружных кромок.
Ваерные барабаны в процессе работы подвергаются изгибу, кручению и сжатию. У барабанов, имеющих отношение длины к диаметру более 2,5 (к таким относятся и ваерные барабаны), требуется проверка напряжений от изгиба и кручения.

Изгибающий момент по середине барабана равен (см. рис. 117, А)

где Тв — максимальная нагрузка на ваера в кГ, которая берется равной усилию при автоматическом растормаживании барабанов в случае задева трала, а при отсутствии растормаживающих устройств — равной разрывному усилию наиболее слабого звена оснастки трала. Иногда этот показатель определяется разрывным усилием ваера; L6 — длина ваерного барабана, см.
Крутящий момент принимается равным

где Dcp — средний диаметр навивки ваера, см.
Сложное напряжение от изгиба и кручения определяется по формуле

где W6— экваториальный момент сопротивления, равный

где D1 — наружный диаметр барабана, см; D2 — внутренний диаметр барабана, см.
Проверку барабана на сжатие рекомендуется произвести, рассматривая кольцо барабана как кольцо толстостенного сосуда, нагружаемого равномерным наружным давлением от натяжения витка ваера, обхватывающего это кольцо. Тогда среднее нормальное давление Рср на единицу поверхности барабана определяется из выражения

где t  —  ширина кольца, равная шагу ваера, см.
Напряжение сжатия, исходя из теории расчета толстостенных сосудов, выразится следующим уравнением

Запас прочности для стальных барабанов должен быть не менее 1,5 относительно предела текучести и для чугунных барабанов — не менее 4,25 относительно временного сопротивления сжатию.
Так как ваер имеет многослойную навивку, то в этом случае каждый слой будет создавать давление, равное Рср. однако за счет неравномерной укладки витков это давление перераспределяется и результирующее давление окажется меньше суммарного. Обычно при расчете на прочность стенки барабана в случае многослойной навивки увеличение нагрузки на стенку учитывают, снижая величину допускаемого напряжения. В отечественной практике при расчете барабанов с многослойной навивкой допускаемое напряжение для литой стали 25Л принимают равным 1000 кГ/см2.
Более точно напряжение сжатия, вызванное многослойной навивкой ваера, может быть определено следующим способом. При многослойной навивке в стенке барабана возникают повышенные напряжения сжатия, величина которых зависит от напряжения сжатия асж при навивке первого слоя, числа слоев k навивки ваера на барабане и параметров упругости ваера и барабана, определяющих уменьшение натяжений в ваере предыдущего слоя; после навивки последующего.
Согласно исследованию, приведенному в работах Б. С. Ковальского, напряжения от сжатия в стенке барабана при многослойной навивке каната могут быть приближенно определены по формуле

где А — коэффициент, определяющий увеличение напряжений в стенке из-за многослойности навивки.

в этой формуле

Размеры втулок подшипников скольжения ваерных барабанов рассчитываются на среднее удельное давление порядка 15 кГ/см2 при номинальном натяжении ваера и самых невыгодных условиях — когда все натяжение ваера передается на одну втулку.
Ваер на барабане обычно крепится при помощи прижимных планок с трапецеидальной канавкой, которая удерживает его от смещения силой трения. Во внутренней реборде имеется отверстие, через него пропускается ваер, который крепится планками с наружной стороны реборды. Планки присоединяются к реборде двумя болтами каждая.
Чтобы не было резкого изгиба ваера при проходе его через отверстие в реборде, оно делается овальным со скошенными кромками. Если планок несколько (обычно до трех), они располагаются по окружности барабана на реборде. Крепление ваера на барабане показано на рис. 117, Б.
Если не учитывать трение каната в месте его прохода сквозь отверстие реборды, а учесть только влияние дополнительных витков, оставшихся на барабане, натяжение каната в месте его крепления к барабану определится из выражения:

Для надежного крепления каната сила трения, создаваемая креплением, должна быть не менее Ркр. Сила трения возникает между барабаном и канатом и между планкой и канатом. При планке, имеющей трапецеидальную канавку (см. рис. 117, Б), усилие растяжения крепежных болтов равно

где f1 — коэффициент трения м^жду барабаном и канатом;
f2 — приведенный коэффициент трения между канатом и планкой с трапецеидальной канавкой, равный

где  в — угол наклона боковой грани канавки на планке, который обычно принимают равным 40°/ 45°.
Болты планок рассчитываются на растяжение и изгиб. Напряжение в болтах равно

где d — внутренний диаметр нарезки болтов, см; Z6t   — число болтов;
Мизг — момент, изгибающий болт, равный произведению РкркГ на плечо 1бт см (рис. 117, Б).
Допускаемое напряжение растяжения при болтах из стали с пределом текучести gт определяется по выражению:

Выбор диаметра ваера

Для ваеров обычно применяют покрытые смазкой стандартные стальные канаты из оцинкованной проволоки,крестовой свивки с пределом прочности проволок 150—180 кГ/мм2, с органическим сердечником.
Канаты с органическим сердечником более гибки, а крестовая свивка не дает им раскручиваться. Стальные канаты по ГОСТу характеризуются типом, диаметром, маркой и пределом прочности материала, видом свивки, площадью сечения проволок и величиной разрушающей нагрузки.
Для ваеров институт «Гипрорыбфлот» рекомендует принимать канаты по ГОСТу 2688—55 типа ЛК-Р 6 X 19 + 1 о. с. ЛК-Р — это канат с линейным касанием отдельных проволок (ЛК) и разным диаметром проволок (Р). В обозначении структуры каната первое число указывает количество прядей, второе — количество проволок В пряди и третье — количество сердечников (о. с. — органический сердечник). Несколько хуже работают канаты по ГОСТу 3070—55 типа ТК б X 19 + 1 о. с. — канаты с точечным касанием отдельных проволок. Рекомендуется использовать канаты с пределом прочности материала проволок 180 кГ/мм2. Это значительно уменьшает диаметр ваера.
Стальные канаты для ваеров рассчитывают на прочность при их работе на вращающихся блоках.
Расчет можно производить по методике, предложенной А. И. Колчиным, или любой другой.
Согласно произведенным расчетам на прочность и срок службы канатов для траловых лебедок, институт «Гипрорыбфлот» рекомендует применение диаметров ваеров из каната типа ЛК-Р по ГОСТу 2688—55, приведенных в таблице 12, в зависимости от тяговых усилий траловых лебедок.

Результаты расчета показывают, что при равных условиях работы в канатах типа ЛК-Р допустимое усилие выше примерно на 5 %, а срок службы, измеренный числом повторных перегибов, примерно в два раза больше, чем у канатов типа ТК.
Длительное время ваера изготавливались из каната с точечным касанием проволок в прядях по ГОСТу 3070—55. При работе с тралом часто один из ваеров раскручивался, а другой закручивался.
Для предупреждения этого явления и удлинения сроков эксплуатации ваеров в траловом флоте с 1961 года были внедрены тросы линейного касания.
Вначале ваера делались из троса по ГОСТу 2688—55 с проволоками разного диаметра. Но они были недолговечны, так как более тонкие проволоки нижнего слоя быстро лопались и ваер начинал «ершиться».
Лучше работал трос по ГОСТу 7665—55.
В настоящее время ваера изготовляются из стального троса с линейным касанием проволок в пряди, с проволоками заполнения типа ЛК-3 по ГОСТу 7665—55 и типа ЛК-Р по ГОСТу 2688—55, с проволоками разного диаметра, а также с точечным касанием проволок в пряди типа ТК по ГОСТу 3070—55.
Наиболее хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации ваера и тросы по ГОСТу 7665;—55.
В 1962—1963 гг. в траловом флоте начали испытывать стальной трос диаметром 18 мм по ГОСТу 3066—55 со стальным сердечником.
Вначале он применялся только для изготовления кабелей, и так как срок службы кабелей из этого троса удлинялся в 1,5—2 раза, решили изготовить из него ваера.
Сейчас ваерами из троса со стальным сердечником работает большая группа траулеров бортового траления.
Преимущества этих ваеров в том, что они не поддаются закручиванию-раскручиванию и длина их практически не меняется.
Кроме того, из-за меньшего сопротивления при равном числе оборотов главной машины во время работы с ваерами нового типа скорость траления несколько увеличивается.
Недостатком ваера из троса по ГОСТу 3066—55 является то, что трос слишком жесткий, диаметр отдельных проволок велик (2 мм), проволоки на огоне ваера быстро лопаются. (Во избежание обрыва ваера последние 20 м его ходового конца приходится изготовлять из стального троса с органическим сердечником диаметром 25 мм).
Кроме того, наблюдается более интенсивный износ поверхности ручьев на роликах промыслового вооружения.
Сейчас проводятся испытания ваеров из стального троса диаметром 22,5 мм по ГОСТу 3067—55 с диаметром проволок в прядях 1,5 мм.
Ожидается, что этот трос будет меньше изнашивать ролики и меньше изламываться в огонах, а это, разумеется, удлинит сроки его эксплуатации.
Траулеры кормового траления работают ваерами диаметром 26,5 мм, траулеры бортового траления — ваерами из троса диаметром 25 мм и ваерами из троса со стальным сердечником диаметром 18 мм.
СРТ-Р типа «Океан» имеют ваера из двадцатидвухмиллиметрового троса.
СРТ-300/400 для работы с тралом получают ваера диаметром 18,5 мм.
Вытяжные концы на БМРТ и УРТМ типа «Тропик» изготавливаются из стального троса диаметром. 22-—23,5 мм по тем же ГОСТам, что и ваера.
Основные технические характеристики ваерного троса приведены в таблице 13.

Если пользоваться для ваеров стальным тросом по ГОСТу 7665—55 с пределом прочности материала проволоки при растяжении 180 кГ/смг, диаметры ваеров могут быть приняты согласно таблице 12.
Еще меньшие диаметры ваеров можно принять, применяя трос со стальным сердечником по ГОСТу 3066—55.

Выбор длины ваеров

Длина вытравливаемых ваеров зависит, главным образом, от глубины места траления и нагрузки нижнего конца ваера. По данным ВНИРО, БалтНИРО, ПИНРО, ТИНРО, в настоящее время на рыболовных траулерах освоены глубины до 400—600 м. Данные институтов приведены в таблице 3. В перспективе намечено освоение глубин 750—1000 м. Некоторые суда уже ведут лов на этих глубинах, и он, как показала практика, весьма эффективен.

В. Ф. Овчинников для подсчета длины L ваеров рекомендует пользоваться уточненной формулой, построенной на основе формулы проф. Ф. И. Баранова. Здесь приведена уточненная формула:

где Т — натяжение ваера, кГ; h — глубина места лова, м;  q — вес погонного метра ваера, кг; d — диаметр ваера, м; v — скорость траления, м/сек.
Длина вытравленных ваеров, рассчитанная по приведенной выше формуле, зависит, главным образом, от глубины места лова и нагрузки нижнего конца ваера. Основное же влияние на нагрузку нижнего конца оказывает трал с вооружением, сопротивление которого даже для одной и той же скорости траления может меняться в широком диапазоне в зависимости от грунта, величины улова и многих других факторов. Это является основным недостатком приведенного метода определения длины ваеров.
На глубинах меньше 50 м длина ваеров, независимо от глубины, должна быть не менее 250 м, чтобы не снижать горизонтального раскрытия трала из-за увеличения сводящих усилий на ваерах при большом угле между ними.
Опытом установлено, что для правильного движения трала па дну должно быть соблюдено определенное соотношение между длиной ваеров и глубиной места траления. Поэтому в практике для определения длины ваеров чаще всего принимают по опытным данным отношение длины вытравленных ваеров к глубине места лова и, зная глубину места лова, по этому отношению вычисляют длину ваеров. Для небольших глубин (до 50 м) отношение длины вытравленных ваеров к глубине места лова составляет 5—7, а с увеличением глубины траления это отношение значительно уменьшается и составляет для глубины 600 м .при существующей оснастке тралов 2,2—2,4. При глубинах свыше 900—1000 м это отношение стремится к 1,9. Практика показала, что с увеличением скорости траления оно будет расти. Конечно, во всех случаях на барабанах должен оставаться запас ваера для ослабления усилия, действующего   на   крепление ваера к барабану.
В настоящее время для промысловой работы составлены таблицы рекомендованных длин ваеров при разных глубинах и скоростях траления. Так как конструкция траловых лебедок предусматривает только максимальную длину ваеров, то в таблице 4 приведены рекомендованные длины вытравленных ваеров при работе с тралом, вооруженным для траления на больших глубинах (расчеты сделаны для капронового трала 31,4 м, чертеж № 1605). Эта таблица разработана промыслово-экспериментальной группой Мурманского тралового флота для скоростей траления 2.8 и 3,2 узла. В таблице длина ваеров указана в саженях (сажень — 2 м).

Рыболовные траулеры, в зависимости от мощности, обычно предназначаются для определенных районов и глубин лова.
1. Перспективные суда типов МРТ-Р и РС-200/250 предназначаются для прибрежного лова. В задачу этих судов входит лов рыбы тралом на глубине не свыше 250 м.
2. Для судов типов РС-300, СРТ-300, СРТ-400, СРТ-Р-400 в перспективе предполагается освоение глубин 450—500 м. Это потребует увеличения длины ваеров на их траловых лебедках.
3. Суда типа СРТ-Р-540 серии «Океан» являются перспективными и предназначаются для лова на глубинах до 650 м.
4. Перспективные суда типа АСРТМ серии «Маяк», а также суда типа РТ предназначаются для лова на глубинах до 900 м. Для лова на таких же глубинах предназначаются суда типа РТМ и УРТМ «Тропик».
5. Для судов типа БМРТ районы лова значительно расширяются, и ближайшей перспективой для них является освоение глубин лова до 1000 м.
Исходя из этих соображений, институт «Гипрорыбфлот» рекомендует принимать длины ваеров для определенных типов рыболовных судов в соответствии с намеченными глубинами лова.
Рекомендации «Гипрорыбфлота» представлены в таблице 5.

Рекомендуемые длины ваеров траловых лебедок имеют отношения к глубинам лова в зависимости от принятых глубин траления, равные 3,0; 2,4; 2,46; 2,44 и 2,5. Несколько увеличенные соотношения принимают для более мощных судов, учитывая высокие скорости траления.

Выбор тягового усилия на ваерах

Тяговые усилия траловых лебедок обусловливаются нагрузками, возникающими на ваерах при подъеме тралов. Эти нагрузки в основном складываются из гидродинамического сопротивления трала и его вооружения, веса трала с оснасткой, уловом и ваерами, динамических усилий, возникающих из-за качки траулера при волнении.
Прежде всего, эти нагрузки зависят от размеров и конструкции трала, поэтому-тяговые усилия траловых лебедок обычно выбираются в зависимости от размеров тралов, применяемых на данных судах. Например, при бортовом тралении малые рыболовные траулеры вооружались 15—18-метровыми тралами, для выборки которых практически считались достаточными тяговые усилия лебедок, равные 1500—2000 кГ, средние траулеры вооружались 25-метровыми тралами и лебедками с тяговыми усилиями 4000 кГ; обычные траулеры вооружались 35-метровыми тралами и лебедками стяговыми усилиями 8000 кГ. Указанные выше размеры трала соответствовали его длине по верхней подборе, а принятые тяговые усилия лебедок соответствовали максимальным длительным суммарным усилиям на ваерах при подъеме трала, замеренным во время испытаний при обычном волнении 2—4 балла.
Так как тяговое усилие траловой лебедки должно соответствовать нагрузке, возникающей при выбирании ваеров, рассмотрим некоторые данные испытаний и результаты исследований. Прежде всего, рассмотрим вопрос о нагрузках при бортовом тралении. Природа нагрузок во время подъема трала весьма четко сформулирована А. Е. Корниловым.
Характер движения трала в процессе его подъема непрерывно изменяется: вначале трал волочится по грунту, затем отрывается и движется по некоторой криволинейной траектории в вертикальной плоскости, причем крутизна подъема непрерывно увеличивается.
В процессе движения на трал действует система сил, различных по их физической сущности, которые можно подразделить на силы веса, силы гидродинамического сопротивления и сили сопротивления грунта.
Действие этих сил обусловливает сопротивление трала подъему, которое передается ваерам и совместно с силами веса ваеров определяет натяжение ваеров, т. е. суммарное натяжение на обоих ваерах в точках их прохода через подвесные ролики траловых дуг. Сопротивление трала всегда находится в динамическом равновесии с тягой, приложенной к тралу, а натяжение ваеров — в динамическом равновесии с тягой на ваерах.
Соответственно непрерывному изменению характера движения трала непрерывно изменяется система сил, обусловливающих его сопротивление, изменяются условия динамического равновесия и, следовательно, натяжение ваеров.
Процесс изменения натяжения ваеров при подъеме трала весьма сложен, поскольку сложны по своей природе силы, действующие на трал, сложны и условия их динамического равновесия.
Гидродинамическое сопротивление трала обусловливается воздействием на трал поля скоростей воды, его обтекающей. Сопротивление трала зависит от его формы. Форма же трала — мягкого по своей конструкции сооружения, в свою очередь, изменяется под воздействием поля скоростей и зависит от положения трала на грунте или в слое воды, от влияния величины улова и т. д.
Кроме того, скорость набегающего потока для различных частей трала различна и зависит от многих факторов: скорости выборки, скорости вертикального перемещения борта качающегося судна, скорости дрейфа или глубинных течений и др.
Сопротивление грунта также определяется многими факторами. Оно зависит -от давления трала на грунт, свойств грунта, конструкции частей трала, непосредственно соприкасающихся с грунтом, и т. д.
Очевидно,  что  выразить  натяжение  ваеров аналитически, с учетом всех факторов, невозможно.
А. Е. Корнилов разработал метод аналитического определения нагрузки на ваера, приняв постоянной скорость выборки ваеров при отсутствии дрейфа, качки и придонного течения и сделав другие допущения, упрощающие задачу. Н. М. Сабуренков предложил аналитически определять приближенную величину максимальной нагрузки на ваера при бортовом тралении, когда трал находится в положении «панер», т. е  висит на ваерах и еще не всплыл.

На рис. 112, А приведена диаграмма нагрузок на ваера за полный цикл работы с тралом при спокойной воде, составленная Н. М. Сабуренковым; на рис. 112, Б — диаграмма изменения нагрузки на барабаны траловой лебедки при выборке ваеров по данным того же исследователя, замеренным на траулере «Саратов» при волнении 7 баллов и среднем улове.
Общая закономерность изменения среднего натяжения на ваерах в процессе подъема трала при бортовом тралении может быть объяснена при рассмотрении графиков на рис. 112 и выводов А. Е. Корнилова. В момент отдачи ваеров со стопора происходит резкий рывок от изменения положения траловых досок, после чего нагрузка спадает.
Сравнительно малое сопротивление в начале выборки ваеров обусловлено тем, что в этот период трал еще продолжает волочиться по дну и вес его с оборудованием не входит составляющей в величину сопротивления, поскольку трал еще не находится во взвешенном состоянии.
Повышение сопротивления в середине процесса подъема трала вызывается увеличением гидродинамической составляющей сопротивления, поскольку, как предполагается, при подтягивании и после отрыва трала скорость его выше, чем скорость выборки ваеров. Это можно объяснить тем, что режим движения трала в начале выборки ваеров лишь начинает устанавливаться: выбирается «слабина» ваеров, трал набирает скорость, и, следовательно, постепенно нарастает его гидродинамическое сопротивление.
Понижение сопротивления к концу выборки ваеров объясняется непрерывным уменьшением веса выбираемой части ваеров, а также тем, что гидродинамическая составляющая сопротивления уменьшается, поскольку скорость трала при выходе его «на панер» снижается до скорости выборки. При этом положении трала или близком к нему тяга убывает незначительно, а иногда даже увеличивается.
Это является результатом действия дрейфа, нарушающим обычные условия подъема трала «на панере».
Во время качки при большой длине ваеров их вес ослабляет влияние колебаний подвесных роликов на движение трала. При выбирании ваеров по мере уменьшения длины выбираемой их части эти колебания передаются тралу и увеличивают его гидродинамическое сопротивление. Одним из проявлений этой закономерности является увеличение нагрузки на ваера, когда трал находится в положении «на панере» при волнении.

На рис. 113, А показаны схемы действия сил веса Рв трала, его гидродинамического сопротивления Rc и натяжения ваера Т у траловых досок в начале подъема, при отрыве трала от грунта (схема а) и в положении трала «на панере» (схема б).
При кормовом тралении (см. рис. 113, Б) нагрузка на ваера при их выбирании в тихую погоду определяется, как и при бортовом тралении, суммой векторов сопротивления воды движению трала и веса трала

Составляющая Rc (при прочих равных условиях) при кормовом тралении должна быть больше, чем при бортовом, поскольку судно во время подъема трала обычно не стоит, а движется на минимальных оборотах винта, и поэтому трал движется с повышенной скоростью Vт (см. рис. 113, Б, схему б):

При этом обычно величина скорости Vв составляет 1,0— 1,4 м/сек, Vc — около 0,8—1,2 м/сек, и направления этих скоростей не совпадают.
Увеличение составляющей Rc должно было бы привести к значительному повышению нагрузок на ваера при кормовом тралении (для условий тихой погоды). В действительности же, как показали опыты, увеличение нагрузок по сравнению с нагрузками при выбирании ваеров на траулере с бортовым тралением невелико. Это объясняется различным направлением векторов действующих сил. При бортовом тралении по мере выбирания ваеров трал приближается к отвесному положению, а затем движется вверх. При этом направления векторов Rc и Рв совпадают и дают наибольшую результирующую (см. схему б рис. 113, А). При кормовом тралении (см. схему а рис. 113, Б) ваера выбираются на ходу, в связи с чем сумма векторов Rc и Рв при прочих равных условиях меньше, чем в первом случае.
Именно этим объясняется то, что на кормовом траулере не замечено возрастания усилий на ваерах к концу их выборки, как при бортовом тралении, для которого максимальные нагрузки на ваера наблюдаются в момент отрыва трала от грунта и в течение выбирания его в отвесном положении.
При кормовом тралении выбирание ваеров протекает несколько иначе, так как оно происходит на ходу судна. В этом случае трал от грунта отрывается тогда, когда вес трала становится меньше поднимающей его силы, появляющейся в результате изменения направления усилий на ваерах по мере уменьшения их длины.
После отрыва трала от грунта изменяется его форма. Она, вследствие провисания грунтропа, становится более полной у устья, что несколько повышает сопротивление трала. С другой стороны, исключается сопротивление грунта иг по мере выбирания ваеров, уменьшается их собственное сопротивление.
Опыты показывают, что эти составляющие сопротивления как-то взаимно компенсируются, во всяком случае, на динамограммах момент отрыва трала зафиксировать не удалось. Повышение нагрузки на ваера обычно можно ожидать не в конце, а в начале выбирания. Это подтвердилось и опытами.
Характер и величина нагрузки на ваера при кормовом тралении могут быть пояснены данными испытаний БМРТ «Ярославль» при работе тралом 37,7 м с овальными досками И. Р. Матросова.
Опыты, проведенные во время полного штиля, показали, что усилие на ваерах при скорости выбирания 1.24 м/сек составило 5900 кГ. Скорость движения судна — 0,88 м/сек. Из этих данных видно, что в тихую погоду мощность траловой лебедки (133 квт) используется не до конца, так как лебедка потребляет мощность 75—78 квт. Результаты опыта показаны на рис. 114.

Некоторое увеличение мощности лебедки в начале выбирания ваеров и в конце его объясняется в первом случае тем, что скорость судна в начале выбирания бывает еще высока, а во втором случае — тем, что к концу выбирания увеличивается крутящий момент в результате увеличения диаметра слоя навивки ваеров на барабаны лебедки.

На рис. 115 показана диаграмма нагрузок за весь цикл траления, то есть при режимах травления ваеров, тралении и выборке ваеров. Диаграмма получена во время испытаний на БМРТ «Ярославль» при работе тралом 37,7 м с овальными досками (4,5 м2). Глубина траления — 230 м, длина ваеров — 700 м, ветер 2—3 балла, улов составил 12 тонн. Верхняя кривая соответствует максимальным, нижняя — минимальным усилиям на ваере в данный отрезок времени.
На траулере «Ярославль» были измерены усилия на ваерах при тралении в различных метеорологических условиях, на различных скоростях с одновременными замерами мощности, развиваемой, главным двигателем. Результаты испытаний показали, что средние усилия на ваерах при изменении скоростей траления от 3,0 до 4,75 узла повышаются от 4000 до 9800 кГ, причем изменение скоростей идет примерно по закону прямой линии. Этот факт, отмечаемый и для других конструкций тралов, можно объяснить, во-первых, тем, что величина сопротивления трала при тралении включает в себя целый ряд разнородных по характеру элементов, как зависящих, так и не зависящих от скорости. В числе их — гидродинамическое сопротивление траловой сети, гидродинамическое сопротивление оснастки, сопротивление трения грунтропов, сопротивление траловых досок и т. п. Во-вторых, тем, что увеличение скорости траления при существующей оснастке ведет к некоторому уменьшению раскрытия трала, то есть уменьшается площадь его лобового сопротивления.
Кривые замеров усилий при различных вариантах погоды не дают больших отклонений от кривой среднего усилия. Это вполне закономерно, поскольку можно предположить, что во время траления колебание точек подвеса ваеров на судне полностью гасится благодаря изменению длины стрелы провеса ваеров. Качка судна в связи с этим не нарушает нормальной работы трала.
Во время подъема трала при значительном волнении нагрузка на ваера имеет резко выраженный пульсирующий характер. В одном из опытов, при волнении 5 баллов и силе ветра 6 баллов, во время выбирания ваеров в положении носом на волну оказалось, что величина усилий на ваерах изменяется от 10,0 до 17,5 т. Скорость выбирания составила 1,03 м/сек. В этих условиях траловая лебедка работала со значительной перегрузкой — примерно 25 % от номинальной мощности. При изменении положения судна выбирание ваеров производилось в положении кормой на волну, усилия на ваерах снизились и составили от 5,5 до 11 т. Скорость выбирания ваеров была 0,94 м/сек, т. е. на 10% ниже скорости в предыдущем опыте, в то время как усилия снизились на 40—50%.
Нагрузка на ваера при спуске трала и скорость травления ваеров представляют интерес с точки зрения использования электродвигателя в качестве электродинамического тормоза при стравливании ваеров, а также с точки зрения расчета механической части лебедки на прочность. Распространенное представление о том, что эти нагрузки малы и ими можно пренебречь, неверно, так как трал имеет значительную составляющую скорости по направлению движения судна, которая вызывает большое сопротивление трала. Это можно проследить по графику на рис. 115.
В результате проведенных опытов оказалось, что скорость судна при травлении ваеров составляет 7—7,5 узла, в то время как ваера травятся с лебедки со скоростью 3,9—4 узла. Следовательно, скорость трала относительно воды составляет около 3,5 узла и нагрузки на ваера при спуске трала должны быть примерно равными нагрузкам на ваера при тралении. Это подтверждается и опытами. Травление ваеров обычно производится со свободно вращающихся барабанов, которые притормаживаются ленточными тормозами. В момент торможения нагрузка увеличивается примерно в два раза, то есть до 16—18 т, причем она имеет ударный характер.
Необходимо отметить, что при каждом спуске трала возникают значительные по. величине кратковременные (около полуминуты) перегрузки: после стравливания траловых досок в воду, когда их задерживают, чтобы они разошлись и заняли рабочее положение, и в конце травления, когда барабаны лебедки берутся на стопора. При этом нагрузки также увеличиваются примерно в два раза. Наибольшие перегрузки механическая часть может испытать при задеве трала за какое-либо подводное препятствие или при врезании траловых досок в илистый грунт после спуска трала. В этом случае, если ленточные тормоза не освободят барабаны лебедки, нагрузка может увеличиться до 25—30 и более тонн, пока какое-либо слабое звено в системе трала не лопнет.
На кормовом траулере лебедкой выполняется еще одна операция — мешок с уловом вытягивается по слипу, чего не делается при бортовом тралении. Обычно подъем большого улова в один прием вызывает серьезные затруднения.
Как видно из приведенных данных, аналитическое определение нагрузок на ваера с учетом всех факторов при кормовом тралении так же затруднительно, как и при бортовом тралении.
Выбор тягового усилия траловой лебедки лишь в зависимости от применяемого в настоящее время орудия лова и скорости траления часто приводит к несоответствию этого усилия мощности силовой установки судна. Последнее обстоятельство особенно важно в свете разработки более эффективной эксплуатации траулеров: применения скоростного траления, совершенных орудий лова  и пр.
Во время траления нагрузки на ваера должны соответствовать буксировочной способности судна при оптимальном режиме работы его главного двигателя и принятой скорости траления. При выбирании ваеров эти нагрузки должны соответствовать тяговому усилию траловой лебедки и принятой скорости выбирания. При равных скоростях трала во время траления и выбирания ваеров нагрузки на ваера не отличаются друг от друга до момента отрыва   трала от грунта.
При определении необходимого тягового усилия траловой лебедки в зависимости от тяги винта прежде всего рассчитывают буксировочные характеристики судна, целью которых является получение данных по предельным тяговым усилиям и тяге на гаке. Методика расчета этих характеристик изложена в литературе по расчету гребных винтов. Для определения тяги на гаке судна из предельно располагаемой тяги винта вычитают значение сопротивления судна при соответствующих скоростях хода. В результате получают паспортные диаграммы, на которых графически строят соответствующие кривые предельной тяги, сопротивления судна и тяги на гаке. Нужно заметить, что расчеты сопротивлений производятся для тихой погоды, а зависимость между сопротивлением судна при тихой погоде и при волнении 4—7 баллов обычно устанавливается на основании сравнения имеющихся опытных данных.
Методика таких расчетов пока дает ориентировочные данные и требует уточнения полученных величин на основе натурных испытаний. При волнении, вследствие возросшего сопротивления судна, действительная тяга на гаке всегда будет меньше расчетной при тихой воде.
Институтом «Гипрорыбфлот» определены значения буксировочных тяговых усилий на гаке для рыболовных траулеров с учетом натурных испытаний отдельных типов судов для скорости 4 узла. Эти данные приведены в таблице 2.

Таким образом, исходя из буксировочной способности рыболовных траулеров, задавая на основании этого первоначальное расчетное усилие на ваере при выбирании трала, находят правильное соотношение тягового усилия траловой лебедки и мощности траулера.
Из сказанного выше можно сделать следующие выводы. Тяговое усилие при выбирании ваеров зависит от типа трала, скорости выбирания ваеров, способа траления, волнения моря. Из приведенных примеров видно, как широки пределы изменения нагрузок на ваера даже для одного и того же судна. Принимая во внимание непрерывно совершенствующуюся технику промышленного рыболовства, нерационально привязывать основной промысловый механизм траулера — траловую лебедку к какому-либо одному типу трала и способу его подъема. Более перспективно задать траловой Лебедке тяговое усилие, соответствующее буксировочной способности судна в режиме выбирания ваеров. Скорости судна при режиме выбирания ваеров для обоих способов траления уже давно практически установлены. Это позволяет более точно увязать тяговое усилие лебедки с мощностью главной силовой установки судна. Задать тяговое усилие лебедке соответственно буксировочной способности судна при оптимальной скорости траления кажется менее рациональным. Скорости траления непрерывно растут, тем самым уменьшается располагаемая тяга на гаке судна, а все замеры при испытаниях показывают одно: среднее натяжение на ваере при выборке ваеров всегда больше натяжения их при тралении.
Это тяговое усилие принимается для длительного периода работы лебедки с заданной скоростью выбирания ваеров. Известно, что в период выбирания ваеров возникают сравнительно кратко действующие увеличения нагрузки (например, во время отрыва трала от грунта). При волнении нагрузка на ваера всегда имеет пульсирующий характер. Максимальные величины перегрузок при бортовом тралении, по данным Н. М. Сабуренкова и А. Ё. Корнилова, составляют примерно 70%; при кормовом тралении, по данным В. А. Домуховского, — 120—130% от средних величин. Учитывая, что максимальные нагрузки действуют в течение очень короткого времени (1—3 секунды) и могут быть преодолены за счет способности двигателя работать с перегрузкой со сниженными оборотами, их можно во внимание не принимать. Нам кажется, что верхним пределом расчетной тяги траловой лебедки при заданной скорости выбирания должна быть располагаемая тяга судна, поскольку сравнительно кратковременные увеличения нагрузки (против их среднего значения) во время отрыва трала и его подъема по слипу могут быть преодолены за счет мягкой характеристики привода лебедки.
Тяговые усилия на турачках и вспомогательных барабанах принимаются исходя из зависимости от номинального тягового усилия ваерных барабанов и конкретной схемы подъема трала на палубу траулера.
В проекте отраслевой нормали для траловых лебедок, разработанном институтом «Гипрорыбфлот», рекомендуется тяговое усилие турачки на ваерном валу лебедки принимать равным 160 % от номинального усилия одного ваерного барабана, тяговое усилие турачки на вспомогательном валу — в пределах 50 % от номинального усилия и тяговое усилие одного вспомогательного барабана — равным 150% того же номинального усилия одного ваерного барабана.
У построенных лебедок усилия на вспомогательном барабане имеют широкие пределы от 110% номинального усилия на ваере (лебедка ЛЭТр 2—3) до 200% того же усилия (лебедка РТМ типа «Тропик»). Тяговые усилия на турачках ваерного вала у большинства лебедок для бортового траления составляют 100 % от номинального усилия на ваере, а усилия на турачках вспомогательного вала — 50 % того же усилия. У траулеров кормового траления тяговые усилия турачек ваерного вала составляют от 100 % (лебедки БМРТ типа «Лесков») до 160% (лебедки ЛЭТр 2—3).
Таким образом, для выбора тяговых усилий на дополнительных барабанах и турачках рекомендуется пользоваться отраслевой нормалью с коррективами, отражающими особенности принятой на судне промысловой схемы.
Вопрос о выборе основного параметра траловой лебедки — номинального тягового усилия на ваерах — до сих пор остается дискуссионным и не может считаться окончательно решенным, хотя определение его в зависимости от буксировочных качеств судна нам кажется рациональным. До сих пор еще не уточнен вопрос об усилии на ваерах и скорости судна при травлении ваеров.