Использование интеграторов на промысловых судах (Бондаренко В.М., Юданов К.И., ВНИРО) (УДК 681.332.35)

Гидроакустический метод количественной оценки промысловых объектов прочно утвердился в практике исследований биоресурсов Мирового океана. Регулярные эхометрические съемки позволяют контролировать динамику численности промысловых объектов и прогнозировать состояние сырьевых запасов.

Съемки проводятся на специально оборудованных судах, имеющих высокоточные эхолоты, интеграторы, вычислительную технику, навигационную аппаратуру. На галсах, выполняемых по определенной схеме, через равные отрезки пути измеряют значения поверхностной плотности промысловых скоплений. Данные измерений наносят на планшет, оконтуривают участки, на которых плотность изменяется в заданных пределах. Затем с учетом площадей участков и средних значений плотностей на них находят биомассу обследованных скоплений (см. Руководство по проведению гидроакустических съемок, ВНИРО, 1984, 124 с.).

В качестве устройств обработки эхо- сигналов используются интеграторы. Значения плотности рассчитывают по формуле

где ps- поверхностная плотность скопления на заданном отрезке пути, называемом интервалом интегрирования, т/миля²; С - цена деления шкалы интегратора, определяемая путем градуировки аппаратуры и измерения акустических и массовых характеристик одиночного промыслового объекта, т/миля²·дел.; М₁ - показание интегратора, приведенное к одной посылке на заданном интервале интегрирования для исследуемого слоя воды, дел.

В зависимости от задач и масштабов съемок, а также характера распределения рыбы интервал интегрирования и толщина исследуемого слоя могут изменяться в больших пределах.

По результатам эхометрической съемки, выполняемой по общепринятой методике, составляется планшет распределения рыбы в единицах поверхностной плотности и рассчитывается величина биомассы в обследованном районе. Для промысловиков такая информация оказывается малопригодной, так как планшеты распределения скоплений по плотности и их биомасса не дают представления о возможной производительности добывающих судов на обследованной акватории.

В качестве величины, характеризующей производительность лова, предлагается использовать промысловую значимость (К. И. Юданов, 1986) скопления или прогнозируемый улов добывающего комплекса

где W_T - промысловая мощность добывающего комплекса, равная облавливаемому объему, воды в единицу времени, м³/ч; K_у - коэффициент уловистости трала; а - вертикальное раскрытие трала, м; М´₁ - показание интегратора, приведенное к одной посылке на отрезке пути часового траления для слоя, равного по толщине вертикальному раскрытию трала, дел.

Значения М´₁ получают путем деления считываемого показания интегратора на число посылок эхолота, излученных на отрезке пути часового траления.

Практика съемок промысловой обстановки показывает, что для определения промысловой значимости скоплений с использованием формулы (2) требуются исполнители достаточно высокой квалификации, способные провести акустическую градуировку аппаратуры и измерение коэффициента уловистости. Приведенный выше способ расчета предназначен в первую очередь для научнопоисковых судов. Особенно полезен этот способ для сравнительных испытаний уловистости разных добывающих комплексов, работающих в различных условиях промысла.

При оценке промысловой значимости скоплений на судах оперативной разведки целесообразно пользоваться более простым выражением

где С_П - цена деления шкалы интегратора в единицах промысловой значимости (определяется параметрами, выделенными в формуле (2) скобками), т/ч·дел.

Для прямого измерения цены деления шкалы интегратора Сп проводятся траления с гидроакустическим контролем облавливаемого слоя. Контрольные траления выполняются промысловыми судами, тип которых является основным для данного района работы. Значения уловов нормируются и сопоставляются с показаниями интегратора, полученными на соответствующих трассах тралений. Результаты такой градуировки усредняются:

где У - улов,д; t - продолжительность контрольного траления, ч; М_1t -приведенное к одной посылке показание интегратора за время траления для облавливаемого слоя, дел.; n - количество тралений; i-номер траления.

Градуировка проводится с учетом особенностей распределения рыбных скоплений. При равномерном по акватории и сравнительно однородном по глубине распределении рыбы градуировочные измерения могут выполняться в группе судов на так называемом реперном галсе. Показания интегратора являются общими для всех уловов, полученных в окрестностях этого галса и приближенных по времени к моменту его проведения. Сведения об уловах и координатах трасс тралений запрашиваются по радиосвязи.

Если рыба распределена неравномерно, то градуировка производится применительно к отдельным добывающим судам. В этом случае поисковое судно, осуществляющее гидроакустический контроль облавливаемого слоя, движется впереди добывающего судна на минимально возможном удалении от него. Расстояние между судами фиксируется с помощью радиолокационной станции и учитывается для привязки показаний интегратора к трассе траления. Если судно, предназначенное для проведения работ по оценке промысловой обстановки, принадлежит к разряду основного добывающего комплекса, то для градуировки аппаратуры могут использоваться результаты его собственных тралений. Заметим, что результаты градуировки справедливы для определенного типа добывающих комплексов, конкретной аппаратуры с заданными мощностью излучения, длительностью импульса посылки и усилением, а также для условий, при которых размерно-массовый состав скоплений, биологическое состояние и поведение рыб претерпевают небольшие изменения. В противном случае требуется корректировка результатов измерений или повторная градуировка.

Многоканальные интеграторы позволяют оценивать промысловую значимость рыбных скоплений одновременно на нескольких горизонтах и могут оказать существенную помощь при выборе рекомендуемого для облова слоя. Такую работу имеет смысл выполнять, если толщина рыбных скоплений существенно больше вертикального раскрытия трала.

На рис. 1 приведена диаграмма, иллюстрирующая усредненные по нескольким контрольным галсам результаты измерений промысловой значимости скоплений путассу со стратификацией по глубине. Замеры проводились по пяти каналам. Толщина слоев интегрирования в каналах была равной вертикальному раскрытию трала - 50 м. Положение каналов по глубине устанавливалось с перекрытием 25 м. Как видно из диаграммы, наиболее производительный для облова слой для дневного времени - 335-385 м, ночного - 250-300 м.

Рис. 1. Распределение скоплений путассу по глубине в единицах промысловой значимости в светлое (синий цвет) и темное (черный цвет) время суток

Цену деления шкалы интегратора Сп полезно измерять на любом промысловом судне, имеющем соответствующее гидроакустическое оборудование. С учетом величины Сп можно определять наиболее значимые промысловые участки при выполнении местного поиска. Отградуированная аппаратура позволяет получать объективную количественную характеристику рыбных скоплений на нескольких горизонтах в единицах возможного улова. Другими словами, отградуированный интегратор может обеспечивать обследование рыбных скоплений с непрерывной оценкой их промысловой значимости без контрольных тралений. Имеется также возможность по показаниям интегратора ориентировочно оценивать степень наполнения собственного трала и избегать случаев недолова или перелова. Для выполнения указанных работ на промысловом судне целесообразно использовать графическую градуировочную зависимость (3), которая упрощает дальнейший перевод показаний интегратора в единицы промысловой значимости. В качестве примера на рис. 2 представлена такая зависимость, полученная в районе лова путассу судами типа БМРТ. Точками отмечены градуировочные данные: по оси ординат - фактические уловы судов указанного типа за час траления (У_i/t_i), по оси абсцисс - показания интегратора на соответствующих трассах тралений (М_1t)_i.

Для оценки степени наполнения судового трала целесообразно построить графическую зависимость, связывающую непосредственно величину улова У и считываемое показание интегратора на соответствующей трассе траления M_t (рис. 3). Такая зависимость дает возможность судоводителю в процессе траления по текущему показателю интегратора иметь обоснованное предсказание улова на данный момент времени без дополнительных расчетов. При использовании этой зависимости необходимо, чтобы выбранные режимы работы аппаратуры и тралового комплекса были неизменными.

Рис. 2. Графическая зависимость для перевода приведенных к одной посылке показаний интегратора в единицы промысловой значимости на отрезках пути часового траления

Применение интеграторов на поисковых и промысловых судах позволяет перейти от грубых качественных оценок значимости скоплений по показаниям самописца и дисплея эхолота к более точным количественным измерениям.

В настоящее время поисковые и промысловые суда оснащаются отечественными интеграторами СИОРС и прецизионными усилителями УСОД. Ведутся разработки более простых интегрирующих устройств для промысловых судов. Можно с уверенностью сказать, что недалек тот день, когда промысел будет немыслим без использования интегрирующих и других более совершенных информационно-вычислительных систем. Это позволит по-новому оценивать не только промысловую обстановку, но и биоресурсы.

Рис. 3. Графическая зависимость для оценки улова по текущим показаниям интегратора

Оценка промысловой значимости и плотности концентраций в местах работы добывающего флота и передача этих данных в береговые вычислительные центры дадут возможность получать единовременные планшеты распределения скоплений по их промысловой значимости и биомассе в разных районах Мирового океана без проведения дорогостоящих эхосъемок. В результате станет возможен постоянный контроль промысловой обстановки и биоресурсов в глобальном масштабе.