ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО Взгляд молодых ученыхregionika.ru/konf/%CC%CB-06%20%CC%E0%EA%E5%F2%20%D2%EE%EC2.pdfПоколение будущего: Взгляд

Юго-Западный государственный университет, (Россия) Харьковский автомобильно-дорожный национальный университет,

(Украина) Московский государственный машиностроительный университет (Россия)

Сумский государственный университет (Украина) Костанайский государственный университет имени Ахмета Байтурсынова

(Казахстан) Каршинский государственный университет (Узбекистан) Харьковский национальный экономический университет

имени Семена Кузнеца (Украина)

ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО: Взгляд молодых ученых

Сборник научных статей

3-й Международной молодежной научной конференции

13-15 ноября 2014 года

Ответственный редактор Горохов А.А.

ТОМ 2 Информационно–телекоммуникационные системы,

технологии и электроника. Живые системы. Технологии биоинженерии.

Инноватика. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды.

Фундаментальные и прикладные исследования в области физики, химии, математики, механики.

Прогрессивные технологии и процессы Энергетика и энергосбережение.

Нанотехнологии и наноматериалы.

Курск 2014

УДК 338: 316:34 ББК 65+60+67 П48 МЛ-06 Председатель оргкомитета - Емельянов Сергей Геннадьевич, д.т.н., профессор, ректор Юго-Западного государственного университета

Члены оргкомитета: Ивахненко Александр Геннадьевич, д.т.н., профессор кафедры

«Управление качеством, метрологии и сертификации», ЮЗГУ. Сторублев Максим Леонидович, к.т.н., доцент кафедры

«Управление качеством, метрологии и сертификации», ЮЗГУ. Винокуров Олег Витальевич, к.т.н., доцент кафедры

«Автотранспортные системы и процессы», ЮЗГУ, г. Курск. Горохов Александр Анатольевич, к.т.н., доцент кафедры

«Машиностроительные технологии и оборудование» ЮЗГУ. Фадеев Андрей Александрович, ведущий инженер кафедры «Машиностроительные технологии и оборудование» ЮЗГУ.

Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2014 [Текст]: сборник научных статей 3-й Международной молодежной научной конференции (13-15 ноября 2014 года), в 2-х томах, Том 2. Юго-Зап. гос. ун-т., А.А. Го-рохов, Курск, 2014, 450 с. ISBN 978-5-9905939-9-2 ISBN 978-5-9906040-1-8 (Том 2) Содержание материалов конференции составляют научные статьи отечест-венных и зарубежных молодых ученых. Излагается теория, методология и практика научных исследований. Для научных работников, специалистов, преподавателей, аспирантов, студентов. Материалы в сборнике публикуются в авторской редакции. ISBN 978-5-9905939-9-2 ISBN 978-5-9906040-1-8 (Том 2)

УДК 338: 316:34 ББК 65+60+67

© Юго-Западный государственный университет, 2014 © ЗАО «Университетская книга», 2014 © Авторы статей, 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................... 12 7. Информационно–телекоммуникационные системы, технологии и электроника. ..................................................................................................... 16

Абдуллаева Н.У. РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭКОНОМИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ ОБЩЕСТВА ........................... 16 Абдуллаева С.У. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭКОНОМИКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В БИЗНЕС ПРОЕКТАХ ........................................................................ 17 Беляев С.С., Фомин В.Ю., Носков О.В., Ращенков Д.Г. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРАБОТКИ КОМПОНЕНТОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ ........... 20 Григоров М.С., Басов О.О. МЕТОДИКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ С НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ ................................................................................. 24 Дудко О.Н., Молодорич Л.И., Нелюбина А.Д., Захарова А.А. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ УСТРОЙСТВ В ГОРОДСКОМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ ...................................................................................................... 27 Дурнова О.Н., Трофимова Л.Н. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ MS EXSEL ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ВЕДЕНИЯ БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА РАСХОДА ВОДЫ ................................................................................................................................. 30 Жураева М.Э., Салиева О.К. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ ............. 34 Коченгин А.Е., Леонов А.В., Барбасова Т.А. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ .................................. 36 Кравченко А.И., Исаева Е.Л., Яшина Т.А., Барбасова Т.А. БЕСПРОВОДНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ ДЛЯ ГИС МОНИТОРИНГА И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ....................................................................................................... 39 Красникова Д.Н. СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССА ЗАКУПКИ НА ПРЕДПРИЯТИИ .......................... 43 Курзыбова Я.В. ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИТЕРАТИВНЫМИ ПРОЦЕССАМИ КОМПОНОВКИ НА ВЫВОДАХ ПО ПРЕЦЕДЕНТАМ ............................................................................................................... 45 Майныч В.Г. UML В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ........................................ 48 Мартюгин Д.А., Симонова Т.С. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК .............................................................................................. 52 Молодорич Л.И., Нелюбина А.Д., Дудко О.Н., Захарова А.А. МАЛОГАБАРИТНЫЕ АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ................................................ 56

4 ISBN 978-5-9906040-1-8 (Том 2) 13-15 ноября 2014 года

Насыров Т.Р., Мельник В.А., Чепелев М.Ю. ОРГАНИЗАЦИЯ СКОРОСТНЫХ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ .................................................................................................................. 59 Нелюбина А.Д., Молодорич Л.И., Дудко О.Н., Захарова А.А. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИС В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ....................................................................................................... 62 Севрюков А.Е., Шабельников А.А. МЕТОД УВЕЛИЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ, С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ MIMO .............................. 64 Седых К.И., Сержевский Н.А. УМНЫЙ ДОМ ARDUINO UNO. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЫ .............................. 67 Семёнов И.А., Сивоплясов Л.В. ОТРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЛЕРА СИСТЕМЫ ТРАЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АВТОНОМНОГО ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА НА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ .................................................................................................. 71 Сержевский Н.А., Седых К.И. УМНЫЙ ДОМ. ВЫБОР АППАРАТНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ............................................................................ 74 Сорокин С.В., Зинов А.И. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ .... 78 Теплухин М.А., Щетинин Н.Н., Чепелев М.Ю. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОРОСТНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН 80 Убайдуллаева Ш.Р., Соатова З., Амонов Б. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ НА БАЗЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ГРАФОВ .......................................................................................... 84 Цыбулько В.В. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ ....................................................................................................................... 87 Яровая Д.С., Мартыненко Е.О., Личаргин Д.В. УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОМОНИМОВ И ЛСВ ДЛЯ ЭЛЕКРОННОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ........................................................................................................................ 90

8. Технологии продуктов питания. .............................................................. 94 Бабенко В.О., Гришина Е.С. ПРОИЗВОДСТВО ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ ......................................... 94 Бауыржанова А.З., Утегенова А.О., Камбарова А.С., Атамбаева Ж.М., Серикова А. ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН ..................................................................................................................... 97 Закирова Д.Р., Барышникова Н.И. ШКОЛЬНОЕ ПИТАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ........................................................................................................................ 100 Левашов Р.Р., Агзамова Л.И., Мингалеева З.Ш. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯАНТИОКСИДАНТА В КАЧЕСТВЕ РЕЦЕПТУРНОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ ........................................................................................................................................... 103

Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2014 5

Паймулина А.В., Барышникова Н.И. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СДОБНЫХ БУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕВИОЗИДА ................................................................................................................. 105 Петрачкова С.В., Печуляк А. С., Новикова М.А. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СУШКЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ .................................................................... 109 Рахимова М.Ж., Байтукенова Ш.Б., Бауыржанова А.З. ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ И ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ .................................................................................................. 111 Садриева А.А., Агзамова Л., Мингалеева З.Ш., Борисова С.В., Решетник О.А. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛЮТЕНА НА КАЧЕСТВО ХЛЕБА .................................. 114 Юсупов Ю.С., Хужакулов Ш.А., Худаяров Ш.Ш. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДВУХМЕРНОЙ СВЯЗАННОЙ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ОСНОВАННОЙ НА ДЕФОРМАЦИОННОЙ ТЕОРИИ .............................................. 116

9. Строительство. Градостроительство и архитектура. ........................ 122 Абакумов Р.Г., Просяник О.С. ИННОВАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМ ВАРИАНТОМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ .................................................................................................................. 122 Базылева В.С., Аксенова О.И. ЗАВИСИМОСТЬ ВИДА ФУНДАМЕНТА ОТ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛИЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ ................... 125 Базылева В.С., Петрачкова С.В. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛИЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ ..................................................................................... 128 Беляева Л.Ю. Пашкова Л.А. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ .................................................................................................................. 130 Беляева Л.Ю., Кудрин А.С. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИП - ПАНЕЛЕЙ ........................................................................................................................ 134 Буток О.В., Черныш Н.Д. ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ КОМПЛЕКСОВ ....................................... 138 Дашкова Е.Г., Черныш Н.Д. ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КОРРЕКЦИИ ФОРМЫ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ .................................................................................. 142 Елгина О.В. СТЕКЛОФИБРОБЕТОН – УНИКАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ СОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ........................................................................ 145 Жукова И.С., Шалагина И.Ю. ЭКОНОМИЧНЫЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ ЛСТК КАК БЫСТРОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕСЕЛЕНИЯ ИЗ АВАРИЙНОГО ЖИЛЬЯ ................................................................................................. 148 Жукова И.С., Казакова Е.Д. К РАСЧЕТУ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КИПЯЩЕЙ СТАЛИ............................. 151 Зыбина М.А., Черныш Н.Д. ПАНЕЛЬНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВА ВОПЛОЩЕНИЯ ПРОГРАММ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЬЯ ..................................... 154 Капустин В.К., Мезенцева А.Г. МЕТОДИКА СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВОПРОСОВ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА ..................... 158 Киряткова А.В., Комина Л.А. АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ..................... 162 Комина Л.А., Киряткова А.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ ........................................................ 165


Комина Л.А., Киряткова А.В. АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОCТИ ПЕРЕКРЫТИЙ ........................................................................................................................................... 168 Кузик Х.О., Черныш Н.Д. ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ В ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ ..................................................................................... 172 Кузнецова К.А., Булгакова Л.И. ФОРМИРОВАНИЕ МОНТАЖНЫХ СТЫКОВ ПАНЕЛЕЙ ПСП ............................................................................................................... 175 Литвишко О.В. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПЕРЕУСТРОЙСТВЕ ЗДАНИЙ ...................................................................................... 179 Лихачева А.Ю. ЛОФТ КАК СТИЛЬ СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЫ ................ 181 Мирошин М.А., Аксенова О.И. ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКЛАДКИ ГАЗОПРОВОДОВ ...................................................... 185 Нецветаева О.В. ПРОБЛЕМА МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ПАРКОВ И РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДОВ РОССИИ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ ........................................................................................................................ 187 Ощепкова Н.Д., Черныш Н.Д. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ ОБЗОР АКТУАЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ АВТОСТОЯНОК В МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ КОМПЛЕКСАХ .............................................................................................. 191 Панченко Е.И. КЛЕЕНАЯ ДРЕВЕСИНА В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 195 Поливанова Т.В., Бокинов Д.В., Можайкин В.В., Поливанова С.А. СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ........................................................................... 198 Разинкова Е.А. МЕСТО ДОМОВ СРЕДНЕЙ ЭТАЖНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДАХ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА ...................................... 201 Ракитина В.О., Булгакова Л.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА СДВИГ СОЕДИНЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ .................................. 205 Суслов М.С., Орлова К.А., Парамонов Д.В. СРАВНЕНИЕ ЕВРОПЕЙСКИХ И РОССИЙСКИХ НОРМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ НА ПРИМЕРЕ СНЕГОВЫХ И ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ .......... 208 Угловский В.Н. АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТЕРМООБОЛОЧКИ ЗДАНИЙ ....................................................................................... 213 Хасаншина Р.Т. СОЗДАНИЕ ВЛАГОСТОЙКИХ ВИДОВ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ. 217

10. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды. . 220 Аль-Музайкер Мохаммед Али Яхья Али, Юскевич О.И. МОЛНИИ И МОЛНИЕЗАЩИТА ......................................................................................................... 220 Галиев А.А. МОНИТОРИНГ ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ ............................................... 224 Ибрагим Абдулла Хайдар Абдо, Юскевич О.И. ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ........................ 227


Кудрявцев В.А., Копылович М.В. АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ ........................................................................................................................ 230 Мухамадеев Р.И., Абдрахимов Ю.Р., Гилязов А.А., Закирова З.А. ПОВЫШЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ .............................. 234 Никитина М.С., Никитин С.И. РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ РЕК, ОЗЕР, МОРЕЙ И ОКЕАНОВ, А ТАК ЖЕ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА СУШЕ ПРИ НЕФТЕДОБЫЧЕ ............................................................................................................. 236 Никитина М.С., Никитин С.И. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТАНОВОК И АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПОДСЛАНЕВЫХ ВОД НА РЕЧНЫХ И МОРСКИХ СУДАХ, А ТАК ЖЕ ДЛЯ ИХ ПОРТОВ ........................................................................................................................... 239 Овчаренко М.С., Овчаренко А.А. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ УТОМЛЯЕМОСТИ ОПЕРАТОРА ТРАНСПОРТНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ........................................................................................................................ 242 Петров Т.И., Ядутов В.В. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ .... 246 Ризванова Г.И., Ермеев Р.И. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ ................................................................................ 248 Сазонова А.В., Лямцев С.Е. ВЛИЯНИЕ СПОСОБА МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ОТХОДОВ НА КИНЕТИКУ СОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ КАТИОННОГО СИНЕГО 2К ......................................................................................... 251 Файзрахманова А.Р. ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ. ОЗОНИРОВАНИЕ .............................................. 254 Хузияхметова Э.А. АНАЛИЗ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ, ВСЛЕДСТВИЕ ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА ........................................................................................... 257 Шанина Е.В., Маслова Т.А., Шаталова Н.В. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕКИ ЩИГОР ЩИГРОВСКОГО РАЙОНА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ .................................... 260

11. Фундаментальные и прикладные исследования в области физики, химии, математики, механики. .................................................................. 264

Артемьева Л.Л., Миронович Л.М. СВОЙСТВА И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ α,ω-БИС(ВИНИЛ-о-ФТАЛАТЭТИЛЕНОКСИ)ЭТИЛЕНА .. 264 Абдурахманова М.И., Ибрагимов Р.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННО-ДИСТИЛЛЯЦИОННОГО АГРЕГАТА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ ................. 266 Антипина Е.В., Асылгужина М.С. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД РЕДУКЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ..................................... 267 Гермидер О.В., Смоленская Е.А. СОЗДАНИЕ И АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В МЕХАНИКЕ ПОСРЕДСТВОМ СИСТЕМЫ MAPLE ......................... 270 Карпова М.Н., Карпов С.А., Карпова К.А. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ....................................................................................................... 272


Мандра А.Г., Дилигенская А.Н. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ С УЧЕТОМ НЕОБРАТИМОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОБМЕНА ВТОРОГО ПОРЯДКА .................................. 275 Мустафин Т.И., Антипина Е.В. О МЕТОДЕ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ ........................................................................................ 278 Новиков А.А., Ушков Д.В. ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ГАЗОВ ......................... 280 Осипов А.Л., Трушина В.П., Павлик И.О., Пятницев Д.В., Шляпкин Г.В., Жулаев А.А., Мирошников А.Н., Трифонова А.С. БАЗА ДАННЫХ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ И ПРОГНОЗ ПРОЦЕНТА ВЫХОДА ..................................................... 285 Подольникова А.Ю., Валуева К.Е., Градинар А. В., Миронович Л.М. МОДИФИКАЦИИ МЕТОДОВ СИНТЕЗА 4-АМИНО-6-трет-БУТИЛ-1,2,4-ТРИАЗИН-5(4Н)-ОН-3(2Н)-ТИОНА ............................................................................. 288 Щeрбинин Д.В., Фильчагина А.В., Давиденко А.А., Миронович Л.М. ТЕРМИЧЕСКИЙ И МИКРОВОЛНОВОЙ МЕТОДЫ СИНТЕЗА 7-АМИНО-3-трет-БУТИЛ-4-ОКСО-6Н-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-8-КАРБАМИДА ............ 290 Щербинин Д.В., Коростелёва О.К., Подольникова А.Ю., Теплова Т.А., Миронович Л.М. СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 7-АМИНО-3-трет-БУТИЛ-8-R-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-4(6Н)-ОНОВ ................................. 292 Яхшиева Х.Ш., Яхшиева М.Ш., Абдуллаев Н.К., Эшонкулов Э.С. УХУДШЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ....................................................... 294

12. Прогрессивные технологии и процессы ............................................. 298 Барамыкина М.В. МОДЕЛЬ ПРЕКРАЩЕНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОРОШКА ........ 298 Беляков В.Н., Плужников А.А., Швецов И.В. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ........................................... 300 Беляков В.Е., Троц А.А. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА ГРУЗА ПРИ ПОГРУЗОЧНО – РАЗГРУЗОЧНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ДЛЯ ТАНКЕРОВ ............ 302 Березин Н.А., Фадеев А.А., Исакова А.Р., Горохов А.А. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШТАМПОВАННОЙ ПОКОВКИ ............................................ 305 Гавариева К.Н., Панкратов Д.Л., Гавариев Р.В. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ ................... 308 Гавариева К.Н., Панкратов Д.Л., Гавариев Р.В. О ВОПРОСЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ................. 313 Ганиева Н.А. АЛГОРИТМ АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОСТАВНОМ ГАЗОПРОВОДЕ .................................................................................... 317 Жердева Н.Д., Круговых К.В., Рышков Д.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ СВЁРЛ, УПРОЧНЁННЫХ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ ....................................................... 319 Зубкова О.С., Исакова А.Р., Березин Н.А. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХВОСТОВОЙ ЧАСТИ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА И ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В САD/CAM/САЕ СИСТЕМЕ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА .................. 324 Илларионов А.Ю., Сафаева Д. Р., Титова Ю.В., Майдан Д.А. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НАНОПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ ПО АЗИДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СВС ....................................................................................................... 329


Исакова А.Р., Березин Н.А., Рышков Д.Е., Шапочка К.М. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЬБОРА ......................................................................................................................... 333 Каюмов А.Ф., Сабирова А.А., Савина А.И. И НСТРУМЕНТЫ «БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВО» НА ПРЕДПРИЯТИЯХ С ЕДИНИЧНЫМ ТИПОМ ПРОИЗВОДСТВА ........................................................................................................... 336 Князева Ж.В., Амосов Е.А. МОДЕЛЬ КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗА ..................................... 338 Колосов И.В. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ НАПЛАВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОССТАНАВЛИАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ .................................................. 341 Королев А. В., Королев А.А., Мухина Е.В., Нейгебауэр К.С. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОТКЛОНЕНИЙ ШАРА И ОБЪЕМА НАКОПИТЕЛЯ НА ВЕРОЯТНОСТЬ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ ..................................... 344 Королёв А.В., Нейгебауэр К.С. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ349 Королёв А.В., Нейгебауэр К.С. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ351 Леонтьев А.Л., Макаров В.Н., Суриков Ю.Г., Федоров С.А. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ «ШЕЙКА ВАЛА – ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА» СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ........................................................... 353 Паночевный П.Н., Стельмаков В.А., Гимадеев М.Р., Пшеничный А.В. ОБРАЗОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ .................................................................................................................... 358 Перинская Е.Д., Пятакова К.С., Перинская И.В. ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - БАЗОВЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ ...... 363 Платонов В.Б., Платонова М.Б., Шутяева О.И., Ряполов П.А. ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ОТ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА................................................................................................................... 365 Польский Е.А., Прыткова Е.С. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ .............................................................................. 369 Польский Е.А., Кистень Д.В. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПРОТОТИПОВ УЗЛОВ МАШИН С УЧЕТОМ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ .............................. 372 Сафаева Д.Р., Дружинина Е. В., Титова Ю.В., Майдан Д.А. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО НИТРИДА БОРА ИЗ СМЕСИ «NH4BF4 + NaN3» ПО ТЕХНОЛОГИИ СВС-АЗ .......................................................................................... 374 Сторублев м.л. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ГИБКОСТИ ПРОЦЕССОВ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА ПО ВРЕМЕНИ ПРИ ВЫБОРЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ .............................................................................. 378 Титова Ю.В., Майдан Д.А., Сафаева Д.Р. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИИ НАНОПОРОШКОВ КАРБИДА И НИТРИДА КРЕМНИЯ МАРКИ СВС-АЗ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ......................................... 382


Чемезов Д.А., Жолудь Я.М. ПЕРЕХОДНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЯХ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗКАХ .................................................................................................................... 385

13. Энергетика и энергосбережение. .......................................................... 389 Андреев А.В. ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ .................................................................................................... 389 Беляков В.Е. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ................................................................ 391 Галиев А.А. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИМЕНЯЕМОГО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И ОЦЕНКА ЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ................................................ 395 Галиев А.А. АНАЛИЗ ШУМОВОГО РЕЖИМА НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ........................................................................................................... 397 Горлов А.Н., Филатов Е.А., Шабельников А.А. ПРОВЕДЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА НАСОСНЫХ УСТАНОВКАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ....................................................................... 399 Демина Ю.А., Демина Е.Г. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ...................................................... 401 Суворов А.А. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ВЕРИФИКАЦИИ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ ........................................................................................................................ 405 Сытин А.В., Тюрин В.О. ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РОТОРНЫХ МАШИН ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ С МАЛОВЯЗКОЙ СМАЗКОЙ ........................................................................................................................ 407 Шакирова Г.Г. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ ................................................................................................................... 412 Шенцев И.О., Шенцева д.о. ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ ................................................................................... 415

14. Нанотехнологии и наноматериалы. .................................................... 418 Афанасьева А.Е., Жарикова Н.В. МОДИФИКАЦИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ МЕТАЛЛАМИ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ .................................. 418 Государева Е.Ю., Киселева С.А. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И КОАГУЛЯЦИИ ГИДРОЗОЛЕЙ НАНОАЛМАЗОВ..................................................... 421 Платонов В.Б., Платонова М.Б., Шутяева О.И. Ряполов П.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ МАССЫ МЖ, ПОМЕЩАЕМОЙ НА ШАРООБРАЗНЫЙ НЕОДИМОВЫЙ МАГНИТ ......................................................... 424 Серышев А.В., Пряжников М.И., Минаков А.В. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСА КИПЕНИЯ В СУСПЕНЗИЯХ С ЧАСТИЦАМИ НАНОМЕТРОВОГО РАЗМЕРА .. 428 Ряполов П.А., Орлов Е.Ю., Платонов В.Б., Чекаданов А.С. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАНОДИСПЕРСНЫХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДАМИ МУРР И МГА ................................................................ 431


Сытченко А.Д., Зубарев М.А. МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ .................................. 436 Ткач А.А.,Науменко О.В. ВЛИЯНИЕ БАЗАЛЬТОВОЙ ФИБРЫ И НАНОМОДИФИКАТОРА НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТОВ НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БАЗАЛЬТОФИБРОБЕТОНА .................................... 439 Шатрова К.Н., Пак А.Я. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТА ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СИСТЕМЫ W–C МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ДИФРАКТОМЕТРИИ .................................................................. 443 Шенцева Д.О., Шенцев И.О. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .. 447


ВВЕДЕНИЕ XXI век ознаменован развитием общества, способного думать и жить ина- че. По авторитетным суждениям, в это время перемен приходиться рассчи-тывать на поколение людей, родившихся с 1982 по 1995 гг. Они-то и ста-нут теми, кто начнет новую эпоху возрождения. Будущее за молодежью! Они адаптивны и креатины, талантливы и успеш-ны, умеют мыслить нестандартно, могут быстро принимать решения в ус-ловиях динамичной внешней среды, способны генерировать идеи, вопло- щающиеся в инновации. Огромный творческий потенциал не иссякаем в молодых людях, которые готовы реализовывать самые нестандартные за-дачи, мобилизуя все усилия на достижения целей и задач, которые ставит перед нами современное общество. Нет сомнений в том, что взгляды мо-лодых ученых особенны ценны. Реализация продуктивных идей талантли-вой молодежи может послужить толчком к инновационному прорыву и даже смене пятого технологического уклада. Юго-Западный государственный университет – лидер в подготовке высо-коквалифицированных профессионалов своего дела, кузница молодых кадров, формирующий гармонично развитые личности, обладающих высо-кими профессиональными и социокультурными компетенциями для высо-котехнологичного государства. Делая ставку на молодежь и осознавая важность их поддержки, вуз стал дискуссионной площадкой в рамках про-ведения 3-й Международной молодежной научной конференции «ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО: Взгляд молодых ученых»” 13-15 ноября 2014 года. Целью конференции является активизация и вовлечение моло- дежи в научные, производственные, политические и социально- экономи-ческие процессы, продвижение молодежных инноваций и общественное признание достижений молодых исследователей на национальном и миро-вом уровне, ознакомление с имеющимся опытом научных разработок по следующим направлениям: 1. Экономика. 2. Гуманитарные науки (философия, социология и психология, история и культурология). 3. Юриспруденция. 4. Строительство. Градостроительство и архитектура. 5. Лингвистика и филология (русский и иностранные языки). 6. Международные отношения и внешнеэкономическая деятельность. 7. Информационно–телекоммуникационные системы, технологии и электроника. 8. Живые системы. Технологии биоинженерии. 9. Инноватика. 10. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды. 11. Фундаментальные и прикладные исследования в области физики, хи-


мии, математики, механики. 12. Прогрессивные технологии и процессы (машиностроительные тех- нологии, технологии и оборудование пищевых производств, материало- ведение, автомобильная промышленность, мехатроника) 13. Энергетика и энергосбережение. 14. Нанотехнологии и наноматериалы. Актуальность таких исследований молодых ученых и их руководителей предопределила необходимость проведения этой Международной молоеж-ной научной конференции, вызвав всплеск научной активности. Работа конференции позволила создать площадку для обмена мнениями по крайне важным не только для России, но и зарубежных стран вопросам. Представленные в сборнике публикации отражают обширную географию конференции, обобщая результаты научного творчества российских уче-ных, аспирантов, студентов и школьников не только из Курска, Ростована-Дону, Самары, Ставрополя, Воронежа, Москвы, Санкт-Петербурга, Моск-вы и др., но и Казахстана, Белоруссии, Узбекистана, Украины. Аудитории распространения издания представлена известными и перспективными об-разовательными учреждениями: Академия ФСО России Актюбинский региональный государственный университет имени К. Жубанова, Казах-стан Алтайская государственная педагогическая академия Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова Белгородский государственный университет Белгородский университет кооперации, экономики и права Брянская государственная инженерно-технологическая академия Брянский государственный технический университет Бурятский государственный университет Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан Бухарский колледж туризма, г.Бухара, Узбекистан Владимирский индустриальный техникум Волгоградский государственный университет Вологодский государственный университет Воронежский институт ФСИН России Государственный университет имени Шакарима города Семей, Казахстан Госуниверситет – УНПК, г.Орел Дальневосточный федеральный университет Джизакский государственный педагогический институт им.А.Кадыри, Узбекистан Ивановский государственный политехнический университет Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государ-ственного технического университета Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт управления, эконо-мики и финансов Казанский государственный энергетический университет


Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Тупо-лева Казанский национальный исследовательский технологический университет Кемеровский государственный университет Костромской государственный университет имени Н.А. Некрасова Кубанский государственный аграрный университет Кубанский государственный университет Курский государственный медицинский университет Курский институт социального образования (филиал) Российского государственного социального университета Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова МГУ им. Н.П.Огарёва МИЭЛ ИГУ, Иркутск Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е.Евсевьева Московский государственный индустриальный университет Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета Набережночелнинский филиал Казанского национального исследовательского техни-ческого университета им. А.Н.Туполева - КАИ Национальный исследовательский Томский политехнический университет Национальный исследовательский Томский политехнический университет Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г.Смоленске Национальный исследовательский Южно-Уральский государственный университет Нижегородская академия МВД России Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Новокузнецкий институт (филиал) Кемеровского государственного университета Новокузнецкий горнотранспортный колледж Новосибирский государственный университет экономики и управления Новосибирский Технологический Институт (филиал) Московского государственного университета дизайна и технологии Омский государственный аграрный университет им. П.А.Столыпина Омский государственный технический университет Омский государственный университет им. Ф.М.Достоевского Омский государственный университет путей сообщения Омский институт водного транспорта ООО «Геоид» г.Чебоксары, Россия Орловский государственный аграрный университет Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ Пензенский педагогический институт им. В.Г. Белинского Пензенского государствен-ного университета Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет Пермский национальный исследовательский политехнический университет, РНИМУ им. Н.И. Пирогова Ростовский государственный экономический университет (РИНХ) Самаркандский филиал Ташкентского университета информационных технологий, Узбекистан Самарский государственнй технический университет Самарский государственный технический университет Самарский государственный экономический университет


Санкт-Петербургский государственный аграрный университет Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова Северо-Кавказский филиал, Российская академия правосудия, г.Краснодар Сибирский федеральный университет Сочинский государственный университет Сочинский научно исследовательский центр Российской академии наук Ставропольский государственный аграрный университет Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета СФУ Ташкентский государственный педагогический университет, Узбекистан Ташкентский университет информационных технологий, Узбекистан ТГПУ им. Л. Н. Толстого Тихоокеанский государственный университет Торгово-экономический институт Сибирского федерального университета Тульский государственный педагогический университет Тульский институт экономики и информатики Уральский институт экономики, управления и права. Курганский филиал Уфимский государственный авиационный технический университет Уфимский государственный нефтяной технический университет Уфимский юридический институт МВД России Филиал «Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г.Смоленске Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации Щигровский медицинский колледж Юго-Западный государственный университет, г.Курск Южно-Уральский государственный университет Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета

Многие опубликованные положения надежно подкреплены эмпирической базой и их статистической обработкой. В этом смысле они могут рассмат-риваться как реальные предложения для внедрения в производство и найти практическое применение для решения актуальных проблем. В сборник включены и материалы дискуссионного характера, которые еще нуждают-ся в дополнительной разработке и апробации на практике. Выпуск сборника конференции «Поколение будущего» позволит сделать шаг к успеху. Мы верим, что молодежь, участвующая в конференции, спо-собна генерировать идеи, проводить актуальные научные исследования и воплощать свои проекты в жизнь. Желаем участникам конференции плодотворной работы во благо развития современного общества! Выражаем надежду, что конференция продолжит работу в следующей году и будет способствовать дальнейшему продуктивному развитию отношений по различным взаимовыгодным направлениям научно-педагогической дея-тельности.


7. Информационно–телекоммуникационные системы, технологии и электроника.

АБДУЛЛАЕВА НИГОРА УКТАМОВНА, преподаватель кафедры « Информатика и информационные технологии»

Бухарский колледж туризма, г.Бухара, Узбекистан

РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭКОНОМИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ ОБЩЕСТВА

Абдуллаева Н.У. РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭКОНОМИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ ОБЩЕСТВА

Стремительный прорыв по ряду важнейших направлений, прежде всего в области электроники, кибернетики и информатики послужил мощным толчком к интенсивному нарастанию процессов информатизации всех сфер жизни общества. Отрасль информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) состоит

из нескольких сегментов, среди которых выделяют телекоммуникации, производство программного обеспечения, аппаратных средств и it-услуг. Последние три сегмента принято объединять в it-рынок. ИКТ сегодня – это неотъемлемая инфраструктура мировой глобальной

экономики, не только обеспечивающая наиболее эффективное функциони-рование мировых рынков, но и выполняющая роль локомотива в развитии мировой экономики. Не случайно правительства развитых стран мира вы-делили это направление в качестве стратегического вектора экономическо-го развития, основного источника ускорения экономического роста на со-временном этапе. Так как именно ИКТ даёт возможность выбору правиль-ному пути развития не только общества, но и мелких составных ячеек лю-бого государства. Любому предприятию, учреждению, организации в процессе своей дея-

тельности приходится постоянно сталкиваться с большими потоками ин-формации: международной, экономической, политической, конкурентной, технологической, рыночной, социальной и т.д. При этом из множества по-токов информации необходимо отобрать то, что соответствует поставлен-ным целям. Качественная информация делает действия специалистов раз-личных областей экономики целенаправленными и эффективными и здесь важнейшая роль принадлежит эффективному использованию современных ИТ. Цель функционирования информационной технологии - производство с помощью современной вычислительной техники информации, предна-значенной для ее анализа человеком и принятия на этой основе управлен-ческих решений. К задачам информационной технологии относятся:

• сбор данных или первичной информации; • обработка данных и получение результатов информации; • передача результатов информации пользователю для принятия на ее

основе решений.


В современных условиях информационные технологии имеют стратеги-ческое значение для развития общества в целом. Это обусловлено сле-дующими положениями: ИТ позволяют активизировать и эффективно использовать информаци-

онные ресурсы общества, которые сегодня являются наиболее важным стратегическим фактором его развития; ИТ позволяют оптимизировать и во многих случаях автоматизировать

информационные процессы, которые в последние годы занимают все большее место в жизнедеятельности человеческого общества; информационные процессы являются важными элементами других бо-

лее сложных производственных или же социальных процессов; ИТ сегодня играют исключительно важную роль в обеспечении инфор-

мационного взаимодействия между людьми, а также в системах подготов-ки и распространения массовой информации; ИТ занимают сегодня центральное место в процессе интеллектуализа-

ции общества, развития его системы образования и культуры; ИТ играют в настоящее время ключевую роль также и в процессах полу-

чения и накопления новых знаний; Принципиально важное для современного этапа развития общества зна-

чение развития ИТ заключается в том, что их использование может оказать существенное содействие в решении глобальных проблем человечества и, прежде всего, проблем, связанных с необходимостью преодоления пере-живаемого мировым сообществом глобального кризиса цивилизации. Степень вения и использования ИКТ в различных областях жизни обще-

ства становится решающим фактором поступательного экономического и социального развития государств.

АБДУЛЛАЕВА СИТОРА УКТАМОВНА, преподаватель кафедры «Информационные технологии»

Ташкентский университет Информационных технологий, Каршинский филиал, Узбекистан, г. Карши

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭКОНОМИКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ В БИЗНЕС ПРОЕКТАХ Абдуллаева С.У. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭКОНОМИКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В БИЗНЕС ПРОЕКТАХ

Экономика ИТ направлена на обеспечение функционирования экономи-ческих механизмов регулирования ИТ-процессов. Ее основные задачи за-ключаются в оптимизации издержек и в помощи высшему руководству в принятии решений в области развития ИТ. Для принятия верных решений нужно найти правильный подход анализа экономики ИТ. На сегодняшний день существуют несколько методов анализа экономи-

ки информационных технологий. Это: традиционный подход;


финансовый подход; вероятностный подход; комплексный подход. Традиционный метод. Общепринятый инструмент обоснования любого

бизнес-проекта — инвестиционный анализ. В этом случае принятие реше-ния по поводуИТ-проекта будет основываться на значениях финансовых критериев эффективности инвестиционных проектов. Для оценки финан-совой эффективности проектов целесообразно применять так называемые динамические методы, основанные преимущественно на дисконтировании образующихся в ходе реализации проекта денежных потоков. Из всего многообразия динамических методов расчета эффективности инвестиций наиболее известны и часто применяются: метод оценки внутренней нормы рентабельности проекта и метод оценки чистого приведенного дохода от реализации проекта. Таким образом, основой для принятия решения о вне-дрении ИТ-проекта является анализ показателей финансовой эффективно-сти инвестиций. Финансовый метод. Финансовые методики включают такие показате-

ли, как: ROI (Return оn Investment) — выраженное в процентах отношение

заработанных денег к инвестированному капиталу; TCO (Total Cost of Ownership). Расходная часть многих ИТ-проектов

оценивается с помощью методики совокупной стоимости владения (ССВ). Преимущество данной методики — выявление и оценка дополнительных затрат по внедрению и поддержке ИТ, не связанных с начальными инве-стициями по проекту. Методика ТСО является эффективным инструмен-том для расчета, анализа и сокращения расходов через совершенствование управлением ИТ. Но она не считается достаточной базой для принятия ре-шения по внедрению ИТ-проекта. Основной ее недостаток в том, что ТСО не показывает доходную часть использования ИТ. Кроме того, за предела-ми анализа остаются оценка влияния жизненного цикла ИТ и ряд важных стоимостных категорий, например расходы на переход к другой системе;

EVA (Economic Value Added). Одним из количественных критериев может выступать экономическая добавленная стоимость, рассчитанная за определенный период времени. EVA отражает процесс создания стоимости и определяется как разница между чистой операционной прибылью после налогообложения и затратами на капитал за тот же период. Главный не-достаток методики заключается в ограниченности применения таких мето-дов: они оперируют понятиями притока и оттока денежных средств, тре-бующими конкретики и точности. Достоинство финансовых методов — их база, классическая теория опре-

деления экономической эффективности инвестиций. Данные методы ис-пользуют общепринятые в финансовой сфере критерии (чистая текущая стоимость, внутренняя норма прибыли и др.), что позволяетИТ-


руководителям находить общий язык с финансовыми директорами. Глав-ный недостаток — в ограниченности применения таких методов. Достоин-ством вероятностных методов является возможность оценки вероятности возникновения риска и появления новых возможностей (например, повы-шение конкурентоспособности продукции, снижение рисков своевремен-ного завершения проекта) с помощью статистических и математических моделей. Здесь также возникают трудности, в частности, при оценке влия-ния ИТ на конкурентоспособность изделия. Во-первых, такие составляю-щие качества продукции, как работоспособность, зависят не только от ка-чества проектных решений, принятых в ходе выполнения ППП изделия, но и от параметров производственной системы — ее способности достаточно точно воспроизвести параметры проекта изделия. Во-вторых, ИТ-проекты развития сферы ППП на большинстве предприятий взаимосвязаны с инно-вационными проектами в производственной сфере, следовательно, обособ-ленный расчет эффективности таких проектов становится бессмысленным; необходима системность. Особенностью привлечения параметра конкурентоспособности про-

мышленной продукции является еще и то, что различия в качестве продук-ции одного вида различных производителей стираются, поэтому все боль-шее значение для потребителя приобретает дизайн, эргономика, уровень послепродажного сервиса. Следовательно, повышается роль дифферен-циации продукции, которая в большей степени зависит от умения понять потребности рынка и слабо связана с ИТ. Вероятностный метод. Вероятностные методы можно применить для

оценки другого фактора эффективности ИТ — вероятности своевременно-го и качественного выполнения проекта по разработке изделия. В этом случае оценивают количество ошибок в конструкторской документации и трудоемкость их исправления. Однако для построения таких моделей не-обходимо иметь статистику о возникновении ошибок в конструкторской документации, сбору которой на отечественных предприятиях не уделяет-ся должного внимания. Кроме этого, при осуществлении подобного рода оценок упускаются из вида другие проектные риски, например, связанные с методами управления процессами, что говорит о необъективности оцен-ки с ориентацией только на программно-технический аспект. Комплексный метод. Комплексный (смешанный) подход к оценке эф-

фективности проектов основан на методологии внедрения стратегического управления Balanced Scorecard1 Дэвида Нортона и Роберта Каплана, кото-рая широко распространена на Западе. Суть подхода состоит в том, что производится оценка как финансовых эффектов от внедрения информаци-онной системы — снижение стоимости и продолжительности операцион-ных процессов, так и нефинансовой составляющей эффекта от автоматиза-ции: повышение лояльности клиента, повышение темпов вывода на рынок новых продуктов, повышение качества управленческих решений. Его дос-


тоинством является реализованная в подходе попытка дополнить количе-ственные расчеты качественными оценками, которые могут помочь оце-нить все явные и неявные факторы эффективности ИТ-проектов и увязать их с общей стратегией предприятия. Данная группа методов позволяет специалистам самостоятельно выбирать наиболее важные для них харак-теристики ИТ (в зависимости от специфики продукции и деятельности предприятия), устанавливать между ними соотношения, например с помо-щью коэффициентов значимости.

УДК 519.876.5 БЕЛЯЕВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ, ФОМИН ВИТАЛИЙ ЮРЬЕВИЧ, НОСКОВ ОЛЕГ ВИТАЛЬЕВИЧ,

РАЩЕНКОВ ДАНИЛ ГРИГОРЬЕВИЧ Россия, г.Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (НИУ)

[email protected]

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРАБОТКИ КОМПОНЕНТОВ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ ИНЖЕНЕРНЫХ

КОММУНИКАЦИЙ Беляев С.С., Фомин В.Ю., Носков О.В., Ращенков Д.Г. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРАБОТКИ КОМПОНЕНТОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ Рассмотрен подход к созданию комплекса для полунатурного моделиро-

вания систем управления для инженерных систем энергоэффективных зданий и сооружений. Показаны назначение, состав комплекса, описаны принципы работы. Перечислены решаемые задачи и возможности ком-плекса по тестированию перспективных стратегий управления для слож-ных (в том числе гибридных) систем теплоснабжения энергоэффектив-ных зданий. Работа выполнена в рамках Государственного контракта № 16.552.11.7058 от 12.07.2012 г. Работа выполнена с использованием обо-рудования Центра коллективного пользования «Южно-Уральского госу-дарственного университета» Заказчик - Министерство образования и науки Российской Федерации.

Введение Как показано в [1], полунатурное моделирование широко применяется

при отработке алгоритмического и программного обеспечения систем управления технологическими процессами. Полунатурный учебный имитационный комплекс для моделирования

интеллектуальных систем управления для инженерных систем зданий (да-лее – Комплекс) представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для:


1. Изучения комплексных стратегий управления системами вентиляции, кондиционирования и освещения;

2. Исследования алгоритмов эффективного управления инженерными системами при различных условиях эксплуатации зданий;

3. Тестирования алгоритмического и программного обеспечения обору-дования систем управления инженерными системами зданий;

4. Исследования методов диагностики и обнаружения отказов систем вентиляции и кондиционирования.

1. Состав комплекса В состав комплекса входят следующие компоненты: ПЭВМ (моноблок)

Acer 5600U i5-3230M/4Gb/500Gb+20Gb SSD/GT630M/DRW/CR/GLAN/ WiFi/BT/cam/ W8PRO/23" – 1 шт.; Маршрутизатор ZyXEL Keenetic Giga II – 1 шт.; Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК304 – 1 шт.; Среда исполнения MasterSCADA – 1 шт.; Интернет сервер – 1 шт.; Пакет прикладных программ для моделирования Matlab/Simulink 2013 – 1 шт.; Среда программирования контроллеров CoDeSys.

2. Принцип работы комплекса Типовая структура комплекса для полунатурной имитации технологиче-

ских процессов и компонентов оборудования систем теплоснабжения и вентиляции зданий приведена в [2]. Структурная схема Комплекса в режиме проектирования представлена

на рисунке 1, а в режиме моделирования – на рисунке 2.

Рисунок 1 – Схема структурная (режим проектирования)


Рисунок 2 – Схема структурная (режим моделирования)

Комплекс может функционировать в двух режимах: режим проектиро-

вания; режим моделирования. В режиме проектирования на ПЭВМ осуще-ствляется подготовка исходных данных для последующего моделирования. В частности строится пространственно-объемная модель здания, выбира-ется тип (назначение) здания, условия его эксплуатации и воздействия ок-ружающей среды. Для построения модели здания применяется пакет прикладных про-

грамм имитационного моделирования Matlab/Simulink. Благодаря пред-ставлению элементов имитационной модели в виде законченных настраи-ваемых блоков, возможно построение модели произвольного здания. Кро-ме того, соединяя несколько моделей зданий, можно имитировать процес-сы теплоснабжения в распределённых тепловых сетях и их потребителях. Разработка графического интерфейса системы управления осуществля-

ется при помощи среды проектирования MasterSCADA. В режиме моделирования модель здания из базы моделей загружается в

среду исполнения реального времени Windows Target Real-Time. Текущие, а также интегральные и архивные значения моделируемых параметров становятся доступными для внешнего контроллера при помощи OPC-сервера. В программируемом логическом контроллере запускается на ис-полнение программа с алгоритмом управления инженерными системами здания. SCADA-система MasterSCADA запускается в режиме исполнения для оперативного управления инженерными системами здания и отобра-жения регистрируемых параметров имитационной модели. Взаимодейст-


вие между SCADA-системой и ПЛК осуществляется при помощи меха-низма OPC через соответствующий OPC-сервер или по протоколу MODBUS-TCP. За счет использования дополнительного Интернет-сервера за результа-

тами имитационного моделирования в реальном времени могут наблюдать удалённые пользователи, подключаемые к ЛВС Комплекса через сеть Ин-тернет. Заключение Разработан и создан автоматизированный комплекс для отработки ком-

понентов интеллектуальных энергоэффективных систем управления для инженерных систем зданий и сооружений. Комплекс позволяет испыты-вать алгоритмическое и программное обеспечение контроллеров; прове-рять различные стратегии управления системами вентиляции, кондицио-нирования и освещения с использованием множественных источников энергии, в том числе гибридных; исследовать алгоритмы энергоэффектив-ного управления инженерными системами при различных условиях экс-плуатации; исследовать методы диагностики и обнаружения отказов сис-тем теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования. Список литературы 1. Канашев, Е.А. Программно-аппаратный комплекс по отработке алгоритмов отка-

зоустойчивого управления радиохимическим производством [Текст] / Е.А. Канашев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2004. – Вып. 3, № 9(38). – С. 44–47.

2. Riederer P., Vaezi-Nejad H., Hussaunndee F., Bruyat F. Development and quality im-provement of HVAC control systems in virtual laboratories. // Seventh International IBPSA Conference, Rio de Janeiro, Brasil, August 13-15. – 2001. – pp. (881-888).


УДК 620.179.152.1 ГРИГОРОВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ БАСОВ ОЛЕГ ОЛЕГОВИЧ, к.т.н. Россия, г. Орел, Академия ФСО России

[email protected], [email protected]

МЕТОДИКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ С НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ Григоров М.С., Басов О.О. МЕТОДИКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ С НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ

Развитие систем неразрушающего рентгеновского контроля разраба-тываемых и производимых изделий микроэлектроники с неоднородной структурой открывает возможности по автоматизации этого процесса за счет применения цифровых технологий. Одним из подходов к автома-тизации рассматриваемого процесса является применение предложенной в работе методики иерархической сегментации рентгеновского изобра-жения изделия микроэлектроники, получаемого системой мультиэнерге-тической рентгенографии.

Производство изделий микроэлектроники (ИМ) на современном этапе

своего развития однозначно характеризуется высокими требованиями к качеству производимой продукции [1-3]. При этом все большее распро-странение получает применение неразрушающего рентгеновского контро-ля (НРК) на основе цифровых систем, который обладает рядом существен-ных преимуществ перед "традиционными" методами неразрушающего контроля дефектов ИМ [4-5]. К недостатку существующих цифровых систем НРК следует отнести

низкую оперативность контроля. Время контроля определяется продолжи-тельностью выполнения процедур подготовки объекта контроля (ИМ), по-лучения изображения и принятия оператором решения о наличии дефек-тов. При этом для ИМ с неоднородной структурой, содержащей элементы с различной толщиной и проникающей способностью, необходимо полу-чение нескольких рентгеновских изображений (РИ), обеспечивающих по-лучение требуемого пространственного разрешения для каждого из них. Увеличение числа получаемых РИ требует анализа каждого из них и при-водит к возрастанию количества итераций и, соответственно, времени формирования РИ всего ИМ с требуемым разрешением. Разрешение обозначенной проблемы возможно путем автоматизации

процесса НРК на основе применения мультиэнергетической рентгеногра-фии [6, 7] и метода иерархической сегментации РИ ИМ с неоднородной структурой, который в свою очередь основан на последовательном форми-ровании изображения из его фрагментов, полученных в результате просве-чивания объекта контроля с оптимальными параметрами источника рент-геновского излучения для каждого уровня неоднородностей.


Подход к автоматизации рассматриваемого процесса предлагается реа-лизовать с применением методики иерархической сегментации РИ ИМ (рисунок 1). Для реализации методики используется система мультиэнергетической

рентгенографии [7] и исследуемое ИМ. На первом этапе экспертным путем производится выбор режима просве-

чивания, исходя из априорных данных об объекте контроля. Затем произ-водится процедура получения цифрового РИ ИМ. Результат данной проце-дуры зависит от характеристик составляющих системы рентгенографии (параметры источника излучения, принцип формирования изображения, характеристика детектора и т.д.).

Рисунок 1 – Схема реализации методики иерархической сегментации

РИ ИМ Полученное цифровое РИ (область G) сегментируется, т.е. разделяется

на конечное число попарно непересекающихся областей G1,..,Gq, содержа-щих изображения элементов ИМ с разной степенью поглощения рентге-новского излучения:

q

iiGG

1

,

q

iiGG

10 ,

ji GG Ø, i ≠ j.

Выбранный сегмент РИ проверяется на соответствие требуемому значе-нию критерия качества РИ. На данный момент авторами производится обоснование и выбор объективного (количественного) критерия качества РИ или его областей [8]. Выбор абсолютного критерия определяется сте-пенью его корреляции с результатами субъективных оценок, данных экс-пертами, с использованием изображающей системы, что требует постанов-ки довольно сложного эксперимента. Те области, РИ которых соответствует требуемому значению критерия

качества, включаются в результирующее изображение ИМ. Для остальных


областей производится процедура определения параметров излучателя для следующего прохода (экспозиции) на основе применения описанного в [9] способа мультиэнергетической рентгенографии, позволяющего расширить возможности цифровой рентгенографии на ИМ с неоднородной структу-рой, повысить достоверность и оперативность НРК. Указанный технический результат достигается за счет: – точной установки интенсивности рентгеновского излучения с заданной

длиной волны, обеспечивающей достижение избранного показателя каче-ства, всех функциональных элементов (узлов) ИМ с неоднородной струк-турой (повышение достоверности контроля);

– формирования одного РИ такого изделия, удовлетворяющего требова-ниям к достоверности и минимизирующего время его анализа (повышение оперативности). В результате выполнения всех процедур, в соответствии с предлагаемой

методикой, оператор контроля получает для анализа на наличие дефектов результирующее РИ всего ИМ с требуемым качеством. Список литературы 1. Платы печатные. Основные параметры конструкции: ГОСТ Р 53429 – 2009. – Введ. 2010-

07-01. – М.: ФГУП "Стандартинформ", 2010. – III, 7 с. 2. Платы печатные. Общие технические требования к производству: ГОСТ Р 53432 - 2009. –

Введ. 2010-07-01. – М.: ФГУП "Стандартинформ", 2010. – III, 15 с. 3. Системы менеджмента качества. Требования: ГОСТ ISO 9001-2011. – Введ. 2013-01-01. –

М.: ФГУП "Стандартинформ", 2012. – V, 27 с. 4. Гафт, С. Рентгеновский контроль – мощное средство для диагностики и локализации

дефектов современных печатных узлов / С. Гафт // Компоненты и технологии. – 2004. – № 7. – С . 182–183.

5. Бернард, Д. Использование последних технологических достижений для рентгеновского контроля электронных изделий / Д. Бернард, К. Брайнт // Технологии в электронной промышленности. – 2012. – № 2. – С . 16-21.

6. Григоров, М.С. Применение мультиэнергетической цифровой рентгенографии для кон-троля качества изделий микроэлектроники с неоднородной структурой [Электронный ресурс] / М.С. Григоров, О.О. Басов // Информационные технологии в науке, образовании и производст-ве: Сборник научных трудов VI Международной научно-технической конференции. – Орел, 2014 – Режим доступа: http://youconf.ru/itnop2014/materials/manager/ view/61, свободный. – Загр. с экрана.

7. Григоров, М.С. Концептуальная модель системы мультиэнерге-тической рентгенографии / М.С. Григоров, О.О. Басов // Техника и технологии: пути инновационного развития: Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции посвященной 50-летию Юго-Западного государственного университета. – Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2014. – С . 97-100.

8. Григоров, М.С. Анализ распределения энергии рентгеновского изображения по частотным интервалам / М.С. Григоров, О.О. Басов // Наукоемкие технологии и инновации (XXI научные чтения): Сборник материалов Юбилейной Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова. – Белгород: БГТУ, 2014.

9. Григоров, М.С. Метод иерархической сегментации рентгеновских изображений изделий микроэлектроники / М.С. Григоров, О.О. Басов // Современные инновации в науке и технике: Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции. В 4-х то-мах. Том 1. - Курск: Юго-Зап. гос. ун-т. 2014. – С. 303-305.


УДК 681.05 ДУДКО ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА,

МОЛОДОРИЧ ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА, НЕЛЮБИНА АНАСТАСИЯ ДМИТРИЕВНА,

ЗАХАРОВА АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА Россия, г. Челябинск, Южно-Уральский государственный университет

[email protected]

ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ УСТРОЙСТВ В ГОРОДСКОМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ

Дудко О.Н., Молодорич Л.И., Нелюбина А.Д., Захарова А.А. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ УСТРОЙСТВ В ГОРОДСКОМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ

В статье представлен теоретический обзор в области беспроводных сенсорных устройств в системах теплоснабжения. Рассмотрены особен-ности сенсорных сетей.

Беспроводная сенсорная сеть (БСС) – это распределенная сеть необслу-

живаемых миниатюрных электронных устройств (узлов сети), которые осуществляют сбор данных о параметрах внешней среды и передачу их на базовую станцию посредством ретрансляции от узла к узлу с помощью беспроводной связи [1]. Система беспроводного оперативного дистанционного мониторинга в

теплоснабжении включает такие подсистемы, как подсистема мониторинга состояния теплоцентралей, подсистема мониторинга и управления блочно-модульными котельными (БМК), подсистема мобильной поддержки руко-водителей и аварийных бригад, диспетчерский центр сбора и обработки данных [2]. Координаторы сенсорной сети устанавливаются на стационарных пунк-

тах диспетчеризации состояния тепловой сети. Оконечные узлы сенсорной сети подключаются к промышленным приборам контроля и учета в авто-матических системах отопления и горячего водоснабжения [3]. Также сен-сорные узлы устанавливаются на терминалах согласования трубной и сиг-нальной частей системы теплоснабжения, которые используются в качест-ве измерительных пунктов, предназначенных для измерений и локализа-ции повреждений теплоцентралей [4]. Первая группа оконечных узлов сен-сорной сети подключаются к контроллерам регулирования температуры, используемых в БМК. Другая группа оконечных узлов сенсорной сети подключается к тепловычислителям, либо к теплосчетчикам. Это универ-сальные приборы, позволяющие вести учет тепла по 8 трубопроводам с водой и паром. Третья группа узлов связана с датчиками загазованности помещения и датчиками охранно-пожарной сигнализации и используется для предотвращения аварийных и пожароопасных событий и попыток не-санкционированного проникновения на объект. На каждой БМК устанав-ливается локальный координирующий и ретранслирующий узел для орга-низации локальной ZigBee сети котельной для сбора информации с трех


узлов [5]. Координатор беспроводной системы, собирающий информацию с ретрансляторов БМК и терминальных узлов теплоцентралей, установлен на центральном диспетчерском пункте городской тепловой сети. Таким образом, гетерогенная структура мониторинга включает сенсорные сети локального уровня БМК и городского уровня, сотовую сеть GSM/GPRS и спутниковый навигационный сегмент [6]. Следует особо выделить следующие особенности сенсорных сетей[1]: 1) использование бесплатных безлицензионных частотных диапазонов

для организации радиоканалов; 2) способность к самовосстановлению и самоорганизации; 3) способность передавать информацию на значительные расстояния

при малой мощности передатчиков (путем ретрансляции); 4) низкая стоимость узлов и их малый размер; 5) низкое энергопотребление и возможность электропитания от авто-

номных источников; 6) простота установки, отсутствие необходимости в прокладке кабелей

(благодаря полностью беспроводной технологии и питанию от батарей); 7) возможность установки таких сетей на уже существующий и эксплуа-

тирующийся объект без проведения дополнительных работ; 8) возможность управления инфраструктурой БСС с помощью планшет-

ного ПК. Из всех существующих на сегодняшний день технологий беспроводных

сетей в наибольшей степени данным требованиям соответствуют стандар-ты сетей WiFi (IEEE 802.11 ), Bluetooth (IEEE 802.15.1), ZigBee (IEEE 802.15.4). WiFi обеспечивает более высокие скорости передачи информа-ции, дальность связи и совместимость с проводными сетями Ethernet[4]. Однако стандарт отличается более высоким энергопотреблением, чем у ZigBee и Bluetooth. Технологии Bluetooth и ZigBee удовлетворяют основ-ным требованиям, предъявляемым к беспроводной передаче данных в сис-темах промышленной автоматизации в наибольшей степени. Модули Bluetooth и ZigBee обеспечивают надежную передачу информации в усло-виях повышенного уровня электромагнитных помех, имеют достаточно низкую цену, невысокое и низкое энергопотребление, просты в использо-вании. Они позволяют получать удаленный доступ к датчикам, исполни-тельным устройствам и механизмам, проводная связь с которыми затруд-нена или невозможна. Протоколы ZigBee позволяют создавать самоорга-низующиеся и самовосстанавливающиеся сенсорные сети. Устройства ZigBee сети благодаря встроенному программному обеспечению обладают способностью при включении питания сами находить друг друга и форми-ровать сеть, а в случае выхода из строя какого-либо из узлов могут уста-навливать новые маршруты для передачи сообщений[].


Таблица 1 – Сравнение стандартов ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi Стандарт 802.15.4 gBeeтм 802.15.1 Blu-

etooth 802.11b Wi-Fi

Приложения Мониторинг, управление, сети датчиков, домашняя/промышленная автоматика

Голос, данные, замена кабелей

Данные, видео, ЛВС

Преимущества

Цена, энергосбе-режение, размеры сети, менее загру-женные диапазо-

ны

Цена, энергосбере-жение, размеры сети, глобальный диапазон

Цена, энерго-сбереже-ние, передача голо-са, перескоки

частоты

Скорость, гибкость,

Частота, ГГц 0,868 0,915 2,4Max скорость 20

Кбит/с 40

Кбит/с 250 Кбит/с 1Мбит/с 11Мбит/с

Выходная мощ-ность (ном.), дБм 0

0(класс 3) 4(класс 2)

20(класс 1) 20

Дальность, м 10-100 10(класс 3) 100(класс 1) 100

Чувствительность (спецификация, дБм)

-92 -85 -70 -76

Размер стека, Кбайт 4-32 >250 >1000

Срок службы ба-тареи, дней 100-1000* 1-7 0,5-5

Выводы Инновационным подходом является комплексная разработка для опера-

тивного дистанционного мониторинга объектов системы городского теп-лоснабжения, с передачей телеметрической информации с приборов про-мышленной автоматики на диспетчерский пункт и мобильным аварийным бригадам посредством беспроводных технологий. Создание беспроводной сенсорной сети для мониторинга работы приборов контроля работы авто-матических котельных и состояния теплотрасс позволит оперативно полу-чать информацию на мобильные и стационарные узлы, что повысит эф-фективность принятия решений. Список литературы 1. Сергиевский М., Беспроводные сенсорные сети. Часть 1,2,3,4 // Компьютер Пресс. –

2008. – № 4,8,11. 2. Бабошин, В.А., Бубнова, Е.А., Ковальчук, Р.В. «Особенности использования технологии

сенсорных сетей» 3. А.Г. Финогеев, В.Б. Дильман, В.А. Маслов, А.А. Финогеев «Оперативный дистанцион-

ный мониторинг в системе городского теплоснабжения на основе беспроводных сенсорных се-тей»

4. Казаринов Л.С., Барбасова Т.А., Захарова А.А. Автоматизированная информационная система поддержки принятия решений по контролю и планированию потребления энергетиче-ских ресурсов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Компью-терные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2012. – №23. – С. 118–122.

5. Молчанов Д.А. Приложения беспроводных сенсорных сетей / Д.А. Молчанов, Е.А. Кучерявый // Электросвязь, 2006. – №6 – С.20-23. 6. «Беспроводной промышленный мониторинг. Интеллектуальные системы на базе сенсор-

ных сетей»//Институт точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН


УДК 004.046 ДУРНОВА ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА

Россия, Омский государственный университет путей сообщения е-mail: [email protected]

научный руководитель: доцент кафедры ИПММ, к.п.н. Л.Н. ТРОФИМОВА

ПРИМЕНЕНИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ MS EXSEL ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ВЕДЕНИЯ БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА

РАСХОДА ВОДЫ Дурнова О.Н., Трофимова Л.Н. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ MS EXSEL ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ВЕДЕНИЯ БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА РАСХОДА ВОДЫ

В данной статье приводится пример автоматизации бухгалтерского учета, выполненный в прикладной программе MS Exsel.

Основная задача современного водоснабжающего предприятия заключа-

ется в предоставлении качественной услуги по обеспечению водой населе-ния, учет и контроль потребленной воды. Бухгалтерский учет в таком слу-чае предполагает многочисленное повторение идентичных операций, что влечет за собой увеличение числа вычислительных ошибок. Для оптими-зации ведения бухучета, облегчения работы на трудоемких участках, уве-личения скорости и качества выполнений операций в настоящее время все больше и больше предприятий переходят на автоматизацию бухгалтерско-го учета. Наиболее функциональным приложением, по мнению практикующих

бухгалтеров, является «1С: Бухгалтерия». Однако данная программа наря-ду с множеством достоинств имеет ряд существенных недостатков:

– достаточно высокая стоимость самой программы; – необходимость постоянного обновления; – для некоторых предприятий в ней содержится лишние данные для за-

полнения; – сложность освоения программы; – невозможность работы с графикой и отсутствие бесплатной демонст-

рационной версии. [2,с. 44] В связи с вышеуказанными недостатками, возникла необходимость раз-

работки автоматизированного расчета учета расхода воды населением с помощью Microsoft Excel.

MS Excel – универсальная система обработки данных – является самой объемной и существенной частью пакета Microsoft Office. Ее главное на-значение – использование электронных таблиц для вычислений, проекти-рования и анализа числовых данных, а также для отображения результатов в виде диаграмм и профессионально подготовленных документов. При ра-боте с электронной таблицей Excel используются стандартные средства продуктов фирмы Microsoft: работа с файлами, создание, редактирование и форматирование рабочих листов, ввод, редактирование и форматирование текста и формул, работа с окнами, использование справочной системы, ис-


пользование буфера обмена, работа с экраном, использование панелей ин-струментов и т. д.

Excel хранит свои файлы в виде книги, состоящей из отдельных листов. Рабочие листы обычно содержат электронные таблицы или диаграммы. Электронная таблица состоит из строк и столбцов, на пересечении которых находятся ячейки, обозначаемые, как и в Word, A1, Н8 и т. д. Как и в Word, в ячейках могут находиться формулы, текст, рисунки, графические объек-ты. [1, с. 6] В любой ячейке рабочего листа может находиться формула, в которой

также могут быть ссылки на другие ячейки, константы или функции, со-единенные знаками арифметических операций и операций отношения. По-рядок выполнения действий в формуле соответствует принятому в матема-тике. Ввод формулы должен начинаться со знака равенства. Если формула записана верно, то обычно в ячейке отображается не сама формула, а ре-зультат ее вычисления. Можно настроить вид рабочего листа так, чтобы наоборот отражались расчетные формулы, а не результаты. [1, с. 6] По заказу водоснабжающего предприятия Омской области, нами был ав-

томатизирован расчет учета расхода воды населением. Исходные данные расчета: адрес потребителя; фамилия, имя, отчество основного квартиросъемщика; количество человек, проживающих в доме; наличие или отсутствие счетчика учета расхода воды, колонки, кана-

лизации в доме; тариф по водоснабжению населения; денежный эквивалент расхода воды на каждый вид животного.

Рис. 1. Вид тарифа. Если в доме есть счетчик учета расхода воды, то зная количество по-

требленной воды в м3 и учитывая исходные данные, определяется количе-ство начисленных денежных средств за потребленные услуги (Рис. 2.).


Рис. 2. Формула начисления кубометров при наличии счетчика. В случае отсутствия счетчика учета расхода воды, начисление денежных

средств происходит следующим образом. Количество людей, проживаю-щих в доме, умножается на норму месячного потребления воды, к полу-ченному числу прибавляется количество домашних животных, умножен-ное на денежный эквивалент определенного вида животного. Из получен-ной суммы, являющейся начислением к оплате, определяется объем израс-ходованной воды. (Рис. 3.)

Рис. 3. Начисление денежных средств. Так же в нашей программе определяется сумма задолжностей (переплат)

населения перед ресурсоснабжающей организацией на конкретную дату (Рис. 4.). [2, с. 44] В одной книге в разных таблицах (таблицы на разных рабочих листах)

могут использоваться одни и те же данные и формулы. Например, можно ввести формулу в одну таблицу, которая ссылается на числовые данные другой таблицы. Если изменятся числовые данные в таблице, на которую ссылается эта формула, то Excel автоматически пересчитает результат формулы. Это средство, называемое трехмерным сшиванием, дает воз-можность «сшить» две таблицы или более для объединения данных и фор-мул, а также позволяет объединить данные из нескольких таблиц в одну «главную» таблицу. Это в свою очередь позволяет разделять большие и сложные таблицы на меньшие по размерам и более удобные для обработ-ки. [1, с. 9]


Рис. 4. Формула определения задолжностей (переплат). Полный цикл программы рассчитан на 12 месяцев. Поэтому информация

для каждого месяца размещена на отдельном листе Excel, листы связаны между собой (Рис. 5.).

Рис. 5. Пример связи листов между собой. Наш расчет удобен для пользования и востребован водоснабжающими

организациями в Омской области.

Рис. 6. Изображение листа MS Ecsel с расчетом. Список литературы 1. Гайдышев И. Решение научных и инженерных задач средствами Excel, VBA. –

СПБ.: БХВ-Петербург, 2004. – 504с. 2. Дурнова О.Н. Автоматизация расчета учета воды населением Омской области. //

Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конфе-ренции. – Часть 5. Тамбов: Юком, 2014. – с. 44-45.


УДК 371.39 ЖУРАЕВА МАКСАД ЭГАМБЕРДИЕВНА

САЛИЕВА ОЛИМА КАМАЛОВНА Узбекистан, Бухарский инженерно - технологический институт

[email protected]

НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ

ПРОИЗВОДСТВ Жураева М.Э., Салиева О.К. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

В статье рассматриваются актуальные аспекты разработки и вне-дрения компьютерных программ для описания технологических процессов, применение компьютерного моделирования различных технологических объектов.

В связи с взаимной интеграцией фундаментальных и прикладных наук,

технологическим и социальным развитием общества, совершенствованием производства одной из основных задач высшей школы в настоящее время является необходимость совершенствования инженерного образования. Развитие экономики нефтегазохимического комплекса в современных

условиях напрямую связано с широкомасштабным внедрением информа-ционных технологий. В этой связи можно отметить, что в настоящее время широкое применение находит компьютерное моделирование различных технологических объектов, в качестве которых могут выступать отдельные аппараты нефтегазовых производств, а также технологические схемы или их фрагменты. Одним из основных аспектов применения моделей является их исполь-

зование на лекциях, групповых и лабораторных занятиях, а также во время самостоятельной работы и подготовки студентов высших (и средних спе-циальных) учебных заведений, обучающихся по технологическим направ-лениям, а также для обучения персонала предприятий нефтегазохимиче-ского комплекса с целью повышения их квалификации и уровня профес-сиональной подготовки. Отсутствие в аудиториях реального оборудования, например, нефтега-

зопромыслового, из-за его громоздкости или стоимости, а также недоста-точное количество времени, отводящегося на лабораторные занятия, нега-тивно сказывается в освоении изучаемого материала. Также следует отме-тить, что многие технологические процессы проходят в условиях, модели-рование которых в аудиториях не представляется возможным, а без изуче-ния работы оборудования в реальных условиях нельзя считать усвоение материала полноценным. Преодолеть указанные трудности в нашем институте позволяют совре-

менные образовательные технологии, среди которых важное место зани-мают виртуальные лабораторные работы, разработанные на кафедре «Ин-


формационно-коммуникационные системы в управлении технологи-ческих процессов» института Бух ИТИ. Как правило, они представляют собой компьютерные программные продукты, которые часто Web-ориентированы, что позволяет использовать их на любом компьютере. Это готовые к применению программные продукты, выполненные на ЭВМ с помощью программной среды Macromedia Flash MX. Для процесса обучения широко применяются визуальные ком-

пьютерные модели, заменяющие собой наглядные пособия (в виде плака-тов и схем), или выступающие в качестве иллюстраций к презентациям. В последние годы все более активно используются модели с элементами анимации. Учебные чертежи и проекты составляются при помощи трех-мерного пространственного моделирования. Кроме того, для обучения применяются компьютерные программы, моделирующие различные неф-тегазовые и химико-технологические системы. Кроме средств визуализации, таких как компьютеры с предустановлен-

ными автоматизированными обучающими системами (АОС), сети, проек-торы, важными техническими средствами обучения являются физические модели и измерительные стенды с датчиками и реальным оборудованием, действующие учебные пособия и макеты, воспроизводящие тот или иной аспект технологии, математические модели и виртуальные 3D-модели тех-нологического объекта. Каждому студенту дается возможность самостоятельно пройти весь

процесс: от момента принятия решения по объемам выпуска продукции в течение планируемого периода до получения календарного плана функ-ционирования разработанного производства и графика планово-предупредительных ремонтов (ППР) оборудования. Реально существую-щие предприятия не могут дать такую возможность студентам по ряду объективных причин: занятости оборудования производственными про-цессами, высокой стоимости используемого сырья, соображений техники безопасности и др. Первым этапом компьютерного моделирования является расчет техно-

логических параметров (материальных и тепловых балансов, выхода про-дуктов производства, габаритных размеров, оценки экономической эффек-тивности процесса и т. п.) с целью формирования «инженерно-технологической» модели промышленного объекта. Другой этап проекти-рования состоит в том, что на основании технического задания требуется сформировать «инженерно-конструкторскую» модель этого объекта с це-лью выполнения чертежей, оформления проектной документации и т. д. При «инженерно-технологическом» проектировании объектов химиче-

ских производств используются модели, созданные при помощи универ-сальных компьютерных программ систем технологического моделирова-ния (как правило, с развитым графическим интерфейсом), а также модели узкого назначения (максимально точно отображающие технологический


процесс), разработанные, например, с помощью алгоритмических языков программирования высокого уровня (Borland Delphi, C/C++). Многие моделирующие программы (системы технологического модели-

рования) позволяют, после выполнения стадии расчета техно-логической схемы или отдельного аппарата, выполнять расчеты гид-равлических и ос-новных конструктивных характеристик сепарационного оборудования, ем-костей, теплообменной аппаратуры, тарельчатых и насадочных ректифи-кационных колонн, а также выполнять оценку стоимости изготовления ка-ждого аппарата. Это очень важно как для выполнения проектных работ, так и предпроектных исследований, так как позволяет оптимизировать ка-питалоемкость разрабатываемой технологии. Применение анимационных интерактивных программных про-дуктов в

процессе обучения способствует лучшему усвоению теоре-тических основ процессов различных классов, также может выступать как средство кон-троля знаний учащихся. Кроме того, оно позволяет сократить использова-ние вредных для здоровья факторов, например, источников повышенного шума. Кроме визуальных эффектов ученик получает важнейшую образную

информацию – как осуществляется процесс, как пространственно распо-ложено оборудование и как все это связано с динамикой процессов. Нена-блюдаемые визуально параметры отображаются на разнообразных графи-ках и диаграммах, отображаемых на внешних экранах. Такое образное представление информации непосредственно влияет на показатели эффек-тивности оптимального множества тренингов. Список литературы 1. К.А. Карпов Особенности применения тренажеров и компьютерного моделирова-

ния на предприятиях нефтегазохимического комплекса : Изд-во СПбГЭУ, 2013. – 75 с.

УДК 681.5 КОЧЕНГИН АЛЕКСЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ ЛЕОНОВ АНТОН ВЛАДИМИРОВИЧ

БАРБАСОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА Россия г. Челябинск Национальный исследовательский

Южно-Уральский государственный университет [email protected]

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Коченгин А.Е., Леонов А.В., Барбасова Т.А. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В статье рассматриваются исполнительные механизмы систем теп-

лоснабжения и проводится сравнительный анализ основных зарубежных и российских производителей исполнительных механизмов.


На сегодняшний день проблемой в области систем жизнеобеспечения зданий является энергосбережение. В любой системе управления отоплением ставится задача оптимального

по затратам управления температурой в помещении, создание комфортных условий, соответствующих целевому назначению помещений. Дистанци-онное управление обогревом в зависимости от многочисленных внутрен-них и внешних условий позволяет добиться значительной экономии энер-горесурсов при прочих равных условиях. [1] Одной из важнейших частей автоматизированной системы теплоснаб-

жения являются исполнительные механизмы. Роль исполнительных меха-низмов в системах автоматического регулирования заключается в перемещении регулирующих органов согласно командным сигналам управляющих и регулирующих устройств. Их необходимость сложно переоценить, потому что благодаря исполни-

тельным механизмам в системе происходит целый ряд таких важных тех-нологических операций, как

- автоматическое, дистанционное или ручное перемещение рабочего ор-гана

- его полная остановка в любом из промежуточных положений - формирование информационного сигнала об изменении его перемеще-

ния или конечных и промежуточных состояниях и др. Исполнительные механизмы, применяемые в системах автоматически,

очень разнообразны. Классификация производится в первую очередь по виду энергии, создающей усилие (момент) перемещения регулирующего органа. Соответственно, исполнительные механизмы бывают пневматиче-ские, гидравлические и электрические, механические и комбинированные. Также исполнительные механизмы можно классифицировать по типу при-вода, по виду перемещения регулирующего органа, по виду управляющего сигнала и многие другие классификационные признаки [2]. В автоматизированных системах теплоснабжения в качестве исполни-

тельных механизмов часто применяются электрические приво-ды(электроприводы). Наиболее известными производителями интеллектуальных электропри-

водов среди отечественных компаний являются ОАО «ЗЭиМ» и ЗАО «Ту-лаэлектропривод», а среди зарубежных AUMA и BIFFI. Возникает проблема выбора между дорогостоящей зарубежной продук-

цией и более дешевым российскими аналогами. Попробуем сравнить потребительские качества некоторых приводов

российского и зарубежных производств. Берем самый маленький привод на 50 Н - м и смотрим по следующим параметрам: цена привода; возмож-ность подключения к разным системам управления; наращивание опций.


Таблица 1 – Цена привода Наименование Производитель Цена

ПК-50 Тулаэлектропривод 9 200 рублей МЭОФ40 ЗЭиМ 9 660 рублей

SG04.3 АУМА 851 евро В данном исследовании самым «плавающим» фактором является цена.

Таблица 2 – Возможность подключения к разным системам управления.

Наименование Производитель Трехточечное управление Позиционер Modbus Profibus

ПК-50 Тулаэлектропривод Стандарт Нет нет нет МЭОФ40 ЗЭиМ Стандарт в составе

КИМ в соста-ве КИМ

нет

SG04.3 АУМА Стандарт в составе Matic

в соста-ве Matic

в соста-ве Matic

Этот параметр демонстрирует возможности приводов встраиваться в со-

временные системы управления, в том числе работающие по цифровым протоколам. Здесь видна проделанная работа «ЗЭиМ» по проектированию контроллера привода КИМ и сопряжения его с существующим номенкла-турным рядом исполнительных механизмов. Только отсутствие работы по протоколу Profibus не поставило его на один уровень с лидером — «Ау-мой».

Таблица 3 – Наращивание опций

Наименование Производитель Степень защиты

Средства диагно-стики и архивиро-

вания

Встроенный пускатель

ПК-50 Тулаэлектропривод IP67 Нет нет МЭОФ40 ЗЭиМ IP54 в составе КИМ в составе КИМ

SG04.3 АУМА IP54 Диагностика ОТКР – ЗАКР в составе Matic

Этот параметр также демонстрирует принципы построения современных

приводов и их возможности без изменения силовой части получить допол-нительные опции, в том числе диагностику основных узлов привода. Вве-дение специализированного контроллера привода КИМ -1 вывело приводы «ЗЭиМ» по этому параметру в лидеры теста. Примерно схожие параметры с меньшими возможностями по диагностике привода демонстрирует «Ау-ма». Прогнозируемо полное отсутствие современных опций у «Тулаэлек-тропривода».[3] Из данных сравнительных характеристик можно сделать вывод, что рос-

сийские компании могут составить конкуренцию зарубежным в области исполнительных механизмов. Список литературы:


1. Электронный ресурс: http://comtepla.ru/sistemy-upravleniya-otopleniem-i-klimatom-v-vashem-zagorodnom-

dome/ 2. Чекваскин, А.Н. Основы автоматики: Учеб. пособие для техникумов/ А. Н. Чеква-

скин, В. Н. Семин, К. Я. Стародуб;- М., «Энергия», 1977. 448 с. с ил. 3. Электронный ресурс: http://spdbirs.ru/marketing/privod-emico-SA

УДК 681.5 КРАВЧЕНКО АНАТОЛИЙ ИГОРЕВИЧ, ИСАЕВА ЕКАТЕРИНА ЛЕОНТЬЕВНА, ЯШИНА ТАТЬЯНА АНАТОЛЬЕВНА,

БАРБАСОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА Россия, г. Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (НИУ)

[email protected]

БЕСПРОВОДНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ ДЛЯ ГИС МОНИТОРИНГА И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Кравченко А.И., Исаева Е.Л., Яшина Т.А., Барбасова Т.А. БЕСПРОВОДНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ ДЛЯ ГИС МОНИТОРИНГА И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В настоявшие время широкое распространение получили различные системы диспетчеризации и мониторинга теплоснабжения. Для повыше-ния качества и эффективности мониторинга предлагается создание принципиально нового решение геоинформационной системы (ГИС) мони-торинга и диспетчеризации теплоснабжения. Одним из важнейших во-просов для данной системы будет являться вопрос передачи данных, рас-смотрению данной проблемы посвящена эта статья.

На данный момент в информационных технологиях существует большое

количество сетей передачи данных. Их предназначение и область приме-нения различны - это могут быть как локальные сети, сети масштаба горо-да, сети регионального и межрегионального плана. В отдельный класс се-тей принято выделять промышленные сети – класс сетей, которые осуще-ствляют обмен информацией между устройствами, входящими в состав ав-томатизированной системы (компьютеры, контроллеры (ПЛК), датчики и исполнительные механизмы). К таким сетям предъявляется большое коли-чество различных требований, но основными параметрами являются про-изводительность и надежность. Довольно долгое время данные сети оста-вались проводными, но в настоящий момент появилось достаточно много беспроводных решений для организации промышленных сетей. В общем случае использование беспроводных сетей позволяет достичь

следующих преимуществ по сравнению с проводными сетями [1]: существенно снизить стоимость установки датчиков; исключить необходимость профилактического обслуживания кабелей; исключить дорогостоящие места разветвлений кабеля; уменьшить количество кабелей;


уменьшить трудозатраты и время на монтаж и обслуживание системы; снизить стоимость системы за счет исключения кабелей; снизить требования к обучению персонала монтажной организации; ускорить отладку системы и поиск неисправностей; обеспечить удобную модернизацию системы. С точки зрения требований к промышленным сетям беспроводные сети

уступают проводным по следующим характеристикам: помехозащищенность: беспроводные сети подвержены влиянию элек-

тромагнитных помех значительно сильнее, чем проводные; надежность связи: связь может исчезнуть при несвоевременной смене

батарей питания, изменении расположения узлов сети или появлении объ-ектов, которые вызывают затухание, отражение, преломление или рассея-ние радиоволн;

ограниченная дальность связи без использования ретрансляторов (обычно не более 100 м внутри помещений);

резкое падение пропускной способности сети при увеличении количе-ства одновременно работающих станций и коэффициент использования канала;

безопасность: возможность утечки информации, незащищенность от искусственно созданных помех, возможность незаметного управления тех-нологическим процессом враждебными лицами. Уникальным достоинством беспроводных сетей является отсутствие ка-

белей, что и определяет выбор областей их применения в системах про-мышленной автоматизации. Более детально остановимся на нескольких наиболее известных типах

беспроводных промышленных сетей: ZigBee, Industrial Wi-Fi. Industrial Wi-Fi – беспроводные промышленные сети, основанные на

стандарте IEEE 802.11 a/b/g/n. В соответствии с этими протоколами мак-симальная количество одновременно подключенных узлов 256, при этом максимальная дальность на открытом пространстве 300 м. В отличие от обычного Wi-Fi устройства Industrial Wi-Fi предназначены для использо-вания в тяжелых промышленных условиях, для этого в этих устройствах используются прочные металлические корпус с опциональной защитой от вибраций, пыли и влаги класса IP68, диапазон рабочих температур расши-рен от -40 до +75°С. Так же устройства Industrial Wi-Fi имеют гальваниче-скую развязку интерфейсов и вводов/выводов для защиты от высокого уровня электромагнитных помех. Все эти признаки, позволяют осуществ-лять эксплуатацию устройств в промышленных условиях[2]. Компоненты беспроводных сетей Industrial WiFi включают в себя: Точки доступа (Access Point, AP) Клиенты Репитеры (ретрансляторы) Роутеры


Industrial Wi-Fi поддерживает создание mesh-сети – т.е. все узлы сети могут автоматически конфигурируются, при выходе любого узла сети MESH абоненты переключаются на соседние узлы, а сами узлы перекон-фигурируются без потери связи. Для повышения надежности и эффективности работы беспроводных се-

тей, в Industrial Wifi производители широко используются свои закрытые фирменные технологии.

Industrial Wi-Fi поддерживают стандарт 802.3af PoE (электропитание уз-лов сети непосредственно по витой паре), что позволяет размещать точки доступа в труднодоступных местах, например, на потолках, стенах, где ро-зетки питания недоступны. Так же использование Ipsec, VPN Цифровой сертификат X.509 гарантирует, что неавторизованные пользователи к сети не смогут подключиться к вашей промышленной сети. Таким образом, использование Industrial Wi-Fi может быть достаточно

эффективным и позволит решить большинство проблем беспроводных промышленных сетей. Однако к недостаткам данных сетей можно отнести низкую помехозащищенность. Остановимся так же на ZigBee сетях. Протокол ZigBee (IEEE

802.15.4)определяет правила работы аппаратно-программных комплексов, с помощью которых организуется беспроводный информационный обмен. ZigBee так же как и Industrial Wi-Fi поддерживает создание mesh-сетей. Динамическая структура сети позволяет быстро устранять аварии, прокла-дывая новые пути передачи данных в обход сбойного участка.

ZigBee сети состоят из устройств трех типов: координатор, маршрутиза-тор и оконечное устройство. Координатор инициализирует сеть, управляет сетевыми узлами, хранит информацию о настройках каждого сетевого уз-ла. Маршрутизатор отвечает за выбор пути доставки сообщения, переда-ваемого по сети от одного узла к другому, и в процессе работы также мо-жет быть источником, приемником или ретранслятором сообщений. Око-нечное устройство только получает и принимает сигналы. Экономичность устройств ZigВee позволяет им работать автономно с

питанием от батарей в течение нескольких лет. Низкое энергопотребление – одна из особенностей сетевых устройств ZigBee. Большую часть времени устройство проводит в режиме сна, включаясь лишь в моменты приема или передачи данных. Еще одной особенностью является то, что протокол ZigBee является

полностью открытым для некоммерческого использования. А в случае вступления в альянс ZigBee разработчик получает возможность использо-вать ZigBee в коммерческих целях. В России в соответствии со стандартом 802.15.4 ZigBee сети работают в

диапазоне частот 2400–2483,5 МГц. Всего выделено 16 каналов с шагов в 5 МГц. В отличие от Industrial Wi-Fi, ZigBee сеть поддерживает большое


число устройств в пределах одной сети – 65536. Однако расстояние между узлами не должно превышать 100 метров. В стандарте ZigBee устранены недостатки с связанные с безопасностью

беспроводной промышленной сети. Она обеспечивается механизмами, за-крывающими ее для добавления новых устройств, идентификаторами сети, а также надежными алгоритмами шифрования. Пропускная способность стандарта является достаточной в сферах его

применения (автоматизация производства и логистики, промышленная ав-томатизация технологических процессов (АСУ ТП), диспетчеризация в системах ЖКХ, коммерческий учет энергоресурсов (АСКУЭ), системы сигнализации и безопасности и т. п.). Преимуществом использования Zig-Bee сетей является возможность создания большой сети, каждый узел ко-торой будет являться приемником, передатчиком и ретранслятором сигна-ла[4]. Таким образом, в настоящие время на рынке представлены два эффек-

тивных решения для создания беспроводной сети. Технические характери-стики Industrial Wi-Fi и ZigBee примерно одинаковы: они работают в од-ном диапазоне частот, дальность действия отличается не значительно и в том и в другом стандарте сетей значительное внимание уделено безопас-ности. ZigBee сети получают преимущество благодаря максимальному ко-личеству узлов сети и возможности создания сети с более эффективной топологией. Таким образом, использование ZigBee сетей является более удобным и эффективным решением создания беспроводной промышлен-ной сети для ГИС Диспетчеризации Теплоснабжения. Список литературы: 1. Brooks T. Wireless technology for industrial sensor and control networks/ Brooks T.//

Proceedings of the First ISA/IEEE Conference Sensor for Industry, 2001. - p. 73-77. 2. Промышленные беспроводные сети Wi-Fi (Industrial Wi-FI)// [Электронный ре-

сурс] / Режим доступа: http://www.irsai.ru/news/industry/72703 3. Шейкин М. Сетевые технологии ZigBee. Обзор элементной базы// Шейкин

М.//[Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.electronics.ru/journal/article/2955. 4. Яманов А.Д. Локальные беспроводные сети ZigBee: автоматизация и промыш-

ленных объектов// А.Д. Яманов, Д.А. Алехин, А.Е. Плеханов// [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://isup.ru/articles/34/3204/.


УДК 004.021 КРАСНИКОВА ДИАНА НИКОЛАЕВНА

РФ, Уфимский государственный авиационный технический университет [email protected]

СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ

СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССА ЗАКУПКИ НА ПРЕДПРИЯТИИ Красникова Д.Н. СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССА ЗАКУПКИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

В данной статье ставится задача рассмотреть процесс закупки на предприятии и возможность использования системы поддержки приня-тия решений для проведения данного процесса. Проанализированы стадии процесса, рассмотренные в качестве этапов жизненного цикла. Выявлена и обоснована необходимость использования информационной поддержки процесса. На основе проведенного анализа автором предлагается исполь-зование системы поддержки принятия решений для более качественного проведения закупки на предприятии, дается определение данной системы и ее математическое обеспечение.

Для эффективного функционирования государственного предприятия

необходимо своевременное оснащение всех подразделений оборудовани-ем, приобретение которого можно осуществить через государственную за-купку. Государственные закупки — конкурентная форма размещения за-казов на поставку товаров, выполнение работ, оказание услуг для государ-ственных или муниципальных нужд по заранее указанным в документации условиям, в оговоренные сроки на принципах состязательности, справед-ливости и эффективности. Государственные закупки являются сложным многофункциональным

процессом, который требует управления и поддержки в принятии реше-ний. Жизненный цикл закупки - это стадии процесса, охватывающие различ-

ные состояния закупки, начиная с момента возникновения необходимости в закупке и заканчивая её полным завершением. Суть представления процесса закупки в виде жизненного цикла имеет

особую стратегическую важность, заключающуюся в том, что каждому в своем роде уникальному, этапу соответствуют собственные стратегии, специфические цели, свой маркетинг. Стадии жизненного цикла процесса закупки: 1. В качестве стадии становления в данном процессе выступает плани-

рование. На данной стадии формируются заявки структурных подразделений

предприятия и составляется единый лист заявки для предприятия с указа-нием всей необходимой информации о заказе. Заказ делится на сферы ис-пользования и каждой сфере присваивается свой код. Экспертная комиссия с использованием математического аппарата теории принятия решений


производит ранжирование списка. Орган контроля проводит проверку ли-митов и подтверждает лист заявки.

2. Стадию роста можно представить как подачу заявок и подготовку тендера. На данной стадии выбирается способ проведения государственной за-

купки. Если выбирается конкурентный способ, то заявки рассылаются по-ставщикам. Также информация о заявке размещается на сайте электронных торгов. Для каждого кода, указанного в заявке, организуется свой список рассылки. При регистрации поставщика в электронной системе торгов, он подписывается на интересующие его рассылки.

3. В качестве стадии зрелости в данном процессе выступает проведение тендера. Определяются сроки, в течение которых поставщики подают свои пред-

ложения на поставку требуемых товаров. В указанное время проводится тендер тех поставщиков, которые удовлетворяют условиям заказа. После окончания тендера формируется отчет по проведенному тендеру

и выявляется победитель. 4. Стадию упадка можно представить как заключение контракта и по-

ставку товара. Выбранное и утвержденное отделом закупок предложение окончательно

согласовывается с поставщиком, после чего подписывается контракт и формируется план оплат и поставок (графики). Далее происходит регист-рация контракта органом контроля и занесение контракта в единый реестр. Качественное обеспечение жизненного цикла такого сложного процесса

как закупки невозможно без информационной поддержки. Информацион-ная поддержка - процесс информационного обеспечения, ориентирован-ный на пользователей информации, занятых управлением сложными объ-ектами. Информационная поддержка используется при подготовке и реа-лизации управленческих решений [1]. Для оптимизации закупочной дея-тельности, осуществляемой предприятием, необходима постоянная ин-формационная поддержка и применение эффективных технологий управ-ления. При создании информационной системы должны учитываться все требования законодательства РФ, которые регламентируют закупки това-ров и услуг юридическими лицами. Информационная система поможет управлять закупочной деятельно-

стью компании и облегчить подготовку и проведение тендеров (конку-рентных закупочных процедур). Информационная поддержка несет в себе лишь информационную по-

мощь, возлагая принятия всех решений полностью на пользователя. Для получения не только информации, но и поддержки в осуществлении вер-ных решений следует применять функции системы поддержки принятия решений (СППР), используя различные методы.


СППР предназначена для поддержки многокритериальных решений в сложной информационной среде. При этом под многокритериальностью понимается тот факт, что результаты принимаемых решений оцениваются не по одному, а по совокупности многих показателей (критериев) рассмат-риваемых одновременно. Информационная сложность определяется необ-ходимостью учета большого объема данных, обработка которых без по-мощи современной вычислительной техники практически невыполнима. В этих условиях число возможных решений, как правило, весьма велико, и выбор наилучшего из них «на глаз», без всестороннего анализа может при-водить к грубым ошибкам[2,3]. Система поддержки решений СППР реша-ет две основные задачи: выбор наилучшего решения из множества воз-можных (оптимизация); упорядочение возможных решений по предпочти-тельности (ранжирование). В обеих задачах первым и наиболее принципиальным моментом являет-

ся выбор совокупности критериев, на основе которых в дальнейшем будут оцениваться и сопоставляться возможные решения. Система СППР помо-гает пользователю сделать такой выбор[4]. Список литературы 1. Грекул В.И., Денищенко Г.Н., Коровкина Н.Л. “Проектирование информацион-

ных систем”, Издательский дом «Вильямс», Москва, 2008. 2. Терелянский П. В. “Системы поддержки принятия решений. Опыт проектирова-

ния” , ВолгГТУ, Волгоград, 2009. 3. Ларичев И.О. “Теория и методы принятия решений, а также хроника событий в

волшебных странах”, Логос, Москва, 2003. 4. Красникова Д.Н., Уразбахтин Р.Н. “Система поддержки принятия решений для

комплектования технических ресурсов транспортного предприятия”. Актуальные про-блемы науки и техники. Восьмая всероссийская зимняя школа-семинар аспирантов и молодых ученых. Сборник научных трудов. Том 1. Информационные и инфокоммуни-кационные технологии. 2013; 195-196.

УДК 002.53:004.89

КУРЗЫБОВА ЯНА ВЛАДИМИРОВНА Россия, Иркутск, МИЭЛ ИГУ

[email protected] ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ИТЕРАТИВНЫМИ ПРОЦЕССАМИ КОМПОНОВКИ НА ВЫВОДАХ ПО ПРЕЦЕДЕНТАМ

Курзыбова Я.В. ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИТЕРАТИВНЫМИ ПРОЦЕССАМИ КОМПОНОВКИ НА ВЫВОДАХ ПО ПРЕЦЕДЕНТАМ

В статье предлагается использование «неклассического» метода адап-тации в системах, в которых управление осуществляется по циклически повторяющейся схеме. Управляющие воздействия генерируются в услови-ях неполной информации об объекте управления и возмущающих воздейст-виях, а также при изменяющихся параметрах объекта управления.


В настоящее время эффективность использования и обработки инфор-мации связана с качеством организационно-технических систем, исполь-зуемых в народно-хозяйственной деятельности человека. Основной харак-теристикой данного класса систем является наличие совместно функцио-нирующих устройств и людей. Организационно-технические системы характеризуются наличием неоп-

ределенности характеристик в большей степени, чем технические системы. Наличие характеристик, не поддающихся формализации, а также неопре-деленность влияния одних факторов на другие влечет применение неклас-сических методов управления, базирующихся на теории искусственного интеллекта, нечеткой логике, эвристиках, которые позволяют получать решения в слабо-формализуемых областях. Методы управления и техниче-ская реализация таких систем, зачастую, не обладают свойствами универ-сальности, переносимости из одной системы в другую. В последнее время развивается «неклассический» подход к теории

управления [1]. Этот подход связан с применением алгоритмов и методов интеллектуального управления объектами на основе нечеткой логики, ней-ронных сетей и генетических алгоритмов. Исследователи в области искусственного интеллекта [2, 3] рассматри-

вают несколько подходов автоматической адаптации: простейшим случаем адаптации является наложение ограничений (constraint satisfaction); эври-стические методы адаптации (heuristic–based adaptation) – преобразования описываются набором продукционных правил, определяющих адаптацию в зависимости от контекста (системы, опирающиеся на эвристическую адаптацию); рекурсивная адаптация основывается на применении плани-рования по прецедентам для каждой из неудовлетворенных подцелей; ме-тод разделения и слияния, для каждой неудовлетворенной цели выполня-ется поиск решения независимо, затем полученные решения объединяются в единое решение задачи; адаптация по прецедентам заключается в при-менении метода CBR (case–based reasoning) к случаям адаптации, то есть система составляет библиотеку случаев адаптации и затем пользуется этим опытом для осуществления новых адаптаций. Случай адаптации (как пре-цедент) может содержать в себе информацию о том, какими были цели адаптации, каким был изначальный план, и какие адаптирующие методы были использованы. Для адаптивного управления мы выбрали CBR-метод адаптации по пре-

цедентам и адаптировали его к итеративному синтезу объекта управления. Вывод, основанный на прецедентах – это метод принятия решений, в ко-

тором используются знания о предыдущих ситуациях или случаях (преце-дентах) [4]. При таком выводе прецедент, если он признан схожим, часто является обоснованием решения. Практика принятия решения, модели-рующая человеческие рассуждения, применяется во многих областях чело-веческой деятельности. Это широкий спектр возможных приложений, в


том числе управление слабо формализуемыми объектами, медицина, управление предприятием и т.д. Сформулируем метод формирования адаптивного управляющего конту-

ра (Таблица 1). Таблица 1. Метод формирования адаптивного управляющего контура

№ Этапы метода 1. Формулировка цели управления 2. Признаковое описание объекта управления 3. Описание ограничений 4. Описание прецедента 5. Разбиение прецедентов на классы 6. Анализ прецедентов

Таблица 2. Характеристики адаптивного управления

Характеристика управ-ления/предметная об-

ласть

Управление проектами CRM-системы

Сборочная фаза технологических

процессов Цель управления цель проекта повышение прибыли

компании получение сбо-рочной единицы или готового из-делия

Объект управления (ОУ) варианты про-екта

коммерческое пред-ложение

готовое изделие

Элементы, из которых синтезируются ОУ

исполнители, распределение ресурсов

элементы комплект-пакета

детали и узлы собственного из-готовления

Признаковое описание ОУ

затраты, харак-теристики ре-сурсов

стоимость, размер скидки, технические характеристики про-даваемых това-ров/услуг

технические ха-рактеристики де-талей и узлов

Прецедент вариант проекта – результат

коммерческое пред-ложение – размер прибыли/количество товаров-услуг

готовое изделие – результат кон-троля качества

На сегодняшний день существуют технические и социально-

технические системы, в которых управление осуществляется по цикличе-ски повторяющейся схеме. Управляющие воздействия генерируются в ус-ловиях неполной информации об объекте управления и возмущающих воздействиях, а также при изменяющихся параметрах объекта управления. В таких системах адаптивное управление можно организовать по выводам по прецедентам. Приведем предметные области, согласующиеся с приве-денной выше методикой адаптивного управления при итеративных воздей-ствиях на объект управления (Таблица 2).


1. Сборочная фаза технологических процессов. 2. Управление проектами. 3. Системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM). Продемонстрируем возможность применения метода адаптации описа-

нием характеристик адаптивного управления. Как видно из таблицы, область применения адаптивного управления

итеративными процессами компоновки на выводах по прецедентам доста-точно широкая: социальные системы, экономические системы, технологи-ческие системы. Правильно составленная обучающая выборка прецедентов с участие экспертов предметной области, позволит эффективно использо-вать адаптивное управление по прецедентам для слабо формализуемых объектов. Список литературы 1. Карпов, Л. Е. Адаптивное управление по прецедентам, основанное на классифи-

кации состояний управляемых объектов [Электронный ресурс] / Л. Е. Карпов, В.Н. Юдин // Труды Института системного программирования РАН. – URL: http://www.citforum.ru/consulting/BI/karpov/(дата обращения: 06.11.2014).

2. Петрушин, В. А. Экспертно–обучающие системы / В.А. Петрушин. – Киев: Нау-кова думка, 1992. – 196 с.

3. Рыбина, Г. В. Обучающие интегрированные экспертные системы: некоторые итоги и перспективы / Г.В. Рыбина // Искусственный интеллект и принятие решений. – 2008. –№1. – С. 22–46.

4. Вычислительные методы обучения по прецедентам [Электронный ресурс]. Сис-тем. требования: Adobe Acrobat Reader. – URL: www.ccas.ru/voron/download/Introduction.pdf (дата обращения: 08.01.2014).

УДК 004.4.22 МАЙНЫЧ ВАЛЕРИЯ ГЕННАДЬЕВНА

Россия, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова e-mail: [email protected]

UML В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Майныч В.Г. UML В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

В статье рассматривается возникновение инструмента проектирова-ния и моделирования сложных систем – UML, исследуются аспекты при-менения UML. Рассмотрена возможность кодогенерации и генерации диа-грамм по существующему коду.

Одним из главных достижений технического и технологического про-

гресса в сфере разработки программного обеспечения является обоснован-ное стремление к созданию все более сложных систем. Современные системы включают в себя множество подсистем, предста-

вить совокупное наличие которых в ранних программных продуктах было просто невозможно: это подсистемы обеспечения надёжности и отказо-устойчивости, управления электропитанием, СУБД, подсистемы ввода-


вывода, человеко-машинного взаимодействия, защиты информации и т.д. Кроме этого, каждый программный продукт - это своя бизнес-логика, процесс разработки, документация, верификация, взаимодействие с суб-подрядчиками и заказчиками, аутсорсинг, наконец. Такая проблема как всевозрастающая сложность систем побудила в 1994

году американского инженера Гради Буча совместно с американским учё-ным в области информатики и объектной методологии Джеймсом Рамбо, работавших на тот момент в компании «Rational Software», начать работу над новым унифицированным языком. Уже осенью следующего года к ра-боте присоединился шведский учёный Инвар Якобсон, что позволило ин-тегрировать его метод «Object-Oriented Software Engineering» в унифици-ровенный язык, базирующийся на уже известных методах «Object-Modeling Technique» Рамбо и «Object-Oriented Analysis and Design» Буча. Во-первых, все три метода, независимо от желания разработчиков, уже

развивались во встречном направлении. Разумно было продолжать эту эволюцию вместе, а не по отдельности, что помогло в будущем устранить нежелательные различия и, как следствие, неудобства для пользователей. Во-вторых, унифицировав методы, проще было привнести стабильность

на рынок инструментов объектно-ориентированного моделирования, что дало возможность положить в основу всех проектов единый зрелый язык, а создателям инструментальных средств позволило сосредоточиться на бо-лее продуктивной деятельности. Наконец, подобное сотрудничество привело к усовершенствованию всех

трех методов и обеспечило решение задач, для которых любой из методов, взятый в отдельности, был не слишком пригоден. Версия 1.0 языка появилась в результате совместных усилий компаний

«Digital Equipment Corporation», «Hewlett Packard», «I-Logix», «Intellicprp», «IBM», «ICON Computing», «MCI Systemhouse», «Microsoft», «Oracle», «Rational», «Texas Instruments» и «Unisys». UML 1.0 оказался хорошо оп-ределенным, выразительным, мощным языком, применимым для решения большого количества разнообразных задач. Долгое время использование UML ограничивалось личными набросками

для узкой группы «посвященных». В начале, UML рассматривался просто как возможность быстрее и эффективнее договориться. Только в конце 90-х использование унифицированного языка появилось

в крупнейших Российских компаниях, однако до его использования, так сказать, в промышленных масштабах прошло еще несколько лет. Более то-го UML внедрялся долго и в несколько этапов по мере роста развития раз-работок и понимания, что без этого инструмента растет риск не справиться с всё усложняющейся структурой кода и внутренней архитектурой проек-тов.


К тому моменту, когда использование UML из экспериментов одного-двух энтузиастов перешло в стадию проектного внедрения, уже было до-вольно четкое понимание что это за инструмент и зачем он нужен. Можно подумать, что написание UML-диаграмм и непосредственное

кодирование на языке программирования являются различными этапами разработки программного продукта. Сначала разработчик создает UML-проект, используя один или несколько видов UML-диаграмм, а затем уже открывает среду для написания кода. Там, основываясь на визуальных мо-делях, программист реализует код на выбранном языке. Выбор языка, кстати, чаще всего делается на основе уже спроектированного на унифи-цированном языке продукта, когда программисту видны все подводные камни и особенности конкретного проекта. Вроде все так и должно быть. Однако, UML, как способ моделирования, взял не только банальное описа-ние системы, но и посягнул на нечто большее – генерацию кода из диа-грамм, а также так называемый «roundtrip engineering» – это когда код, ко-торый вы написали руками, программа превращает в диаграммы. Таким образом, после проектирования системы нет необходимости на-

чинать работу «с чистого листа». Генерация кода на основе UML-диаграмм сегодня осуществима во многих программных продуктах. На самом деле такие генераторы не могут в полном объеме выполнить работу разработ-чика, но их помощь невозможно переоценить. На основе модели редакто-ры UML-проектов строят «скелет», а человеку остается только заполнить пустые поля. Такие средства позволяют сэкономить время и уложиться в сроки. Как уже было сказано, этот процесс не является односторонним. Суще-

ствует возможность генерации UML-диаграмм на основе уже готовых фрагментов или кода целой программы. Такая возможность прекрасно по-дойдет для документирования уже существующего программного продук-та. В рамках изучения данного аспекта авторами было замечено, что чаще всего такой подход используется, когда некоторое программное обеспече-ние остается в наследство другому программисту и требует некоторой ин-струкции для общего понимания. Используя вышеописанные приемы, можно осуществить перевод про-

граммного кода с одного языка на другой. Поставим эксперимент на при-мере редактора «StarUML». «StarUML» выпущен в 2005 году компанией «Plastic Software», работает на платформе «Windows». В полной мере под-держивает стандарт UML 2.0 и MDA (Model Driven Architecture). Попро-буем перевести код класса «Коробка» с языка С++ на Java. Пусть исход-ный код представлен на рисунке 1.


Рисунок 1 – Описание класса «Коробка» на языке С++.

Класс содержит три атрибута типа «целое»: ширина, высота, глубина и

один метод для вычисления объёма коробки. В пустом проекте, созданном в редакторе, подключим модуль, необхо-

димый для распознавания языка С++ и запустим генерацию диаграммы классов на основе кода. Результат работы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – UML-класс «Коробка».

На диаграмме прочитывается класс с тремя полями типа «целое». Класс

содержит один метод, возвращающий значение типа «строка». Затем необходимо подключить к проекту другой модуль, который по-

зволит работать с языком Java. После этого «StarUML» осуществит гене-рацию кода и предложит сохранить новый файл с расширением .java. Сге-нерированный код представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Описание класса «Коробка» на языке Java.

Все те же три поля и один метод. Однако функция получения объема

имеет пустое тело, т.к. оно не было отражено (и не должно было быть от-ражено) на диаграмме. Данный код не может быть скомпилирован, т.к. имеет явную ошибку – отсутствие возвращаемого значения. Сегодня в практическом использовании UML заинтересован широкий

круг IT-специалистов по всему миру. UML как средство моделирования,


бесспорно, является одним из наиболее «продвинутых» подходов к проек-тированию программного обеспечения, применение которого отличается высоким уровнем автоматизации со значительной долей усиления его сис-темной роли. Список литературы 1. Буч Г., Рамбо Дж., Якобсон И. Язык UML. Руководство пользователя. – М.: ДКМ-

Пресс, 2007. – 496 с. 2. Червенчук, И.В. Информационные системы и процессы, моделирование и управ-

ление. Моделирование информационных систем с помощью UML: Учебное пособие. – Омск: Омский государственный институт сервиса, 2006. – 48 с.

УДК 621.3.049.771.14 МАРТЮГИН ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СИМОНОВА ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА Россия, Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева [email protected]

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ

СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК

Мартюгин Д.А., Симонова Т.С. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК

Рассматриваются основные тенденции развития интегральных схем, представлен подход к проектированию сверхбольших интегральных схем, включающий планирование с учетом критериев общей площади кристалла, временных задержек на межсоединениях и квадратности. Приведено опи-сание концепции решения поставленной задачи, представление плана кри-сталла, основные функции генетического алгоритма.

Введение

Согласно концепции федеральной целевой программы "Развитие элек-тронной компонентной базы и радиоэлектроники" главной проблемой яв-ляется создание современной инфраструктуры высокотехнологичной ра-диоэлектронной отрасли промышленности, способной создавать конкурен-тоспособную на внутреннем и мировом рынках электронную компонент-ную базу и радиоэлектронную продукцию на ее основе. Оценивая перспек-тивы развития, эксперты считают, что в дальнейшем в отечественной элек-тронике стоит сделать ставку на производство микросхем по международ-ному стандарту. Ситуация в области развития современных микросхем такова, что вве-

дение наномасштабных полупроводниковых технологий неизбежно ведет к уменьшению размеров проводников на интегральных схемах, увеличивая тем самым влияние паразитных эффектов вследствие нелинейности их масштабирования. Появление паразитных эффектов на межсоединениях


влечет за собой возникновение нежелательных временных задержек, кото-рые оказывают непосредственное влияние на такие важные показатели проектируемой системы как надежность и быстродействие. Еще одна тен-денция заключается в создании однокристальных систем, называемых сис-тема на кристалле, которые выполняют функции целого устройства и со-держат все большее количество электронных компонентов, это приводит к увеличению количества и средней длины межсоединительных проводни-ков. Из вышесказанного следует заключить, что глубокий и аккуратный анализ возникающих паразитных эффектов начинает играть важную роль в проектировании современных интегральных схем. Конструкторское проектирование сверхбольших интегральных схем на

сегодняшний момент включает в себя семь основных этапов: покрытие, разбиение, планирование, размещение, трассировка, компакция и верифи-кация. Проверка геометрических размеров, ограничений, временных за-держек и других параметров, влияющих на работоспособность интеграль-ной схемы, происходит лишь на этапе верификации, который является седьмым. Это, в свою очередь, может привести к необходимости приложе-ния дополнительных усилий в случае обнаружения неработоспособности системы, так как каждый последующий этап дороже предыдущего, как по стоимости проведения, так и по последствиям обнаружения ошибок. Пре-дотвратить подобные проблемы может перенос анализа временных задер-жек с более позднего этапа верификации на этап планирования. То есть те-перь определение положения блоков на кристалле друг относительно друга будет производиться с учетом нескольких критериев, а результатом плани-рования является план, на котором расположены непересекающиеся блоки прямоугольной формы, в дальнейшем в этих блоках будут расположены электронные компоненты и реализованы связи между ними. Проблема планирования может быть сформулирована следующим обра-

зом: дано множество блоков E(e1,e2,....en) с габаритами G(h1×w1, h2×w2,…,hn×wn,), где h - это высота блока, w - это ширина блока. Требует-ся получить для множества блоков такой вариант плана кристалла, в кото-ром оптимизируются выбранные критерии качества – минимум свободных зон на кристалле, реализация квадратности кристалла, минимум площади кристалла и минимум временных задержек кристалла.

Критерии качества и функция приспособленности

Функция приспособленности (фитнесс-функция генетического ал-горитма) в данной задаче определяется исходя из критериев качества, по которым оптимизируется план кристалла. В работе для имеющихся геометрических критериев – критерий квад-

ратности и критерий минимальной площади, выбран метод свертки крите-риев по принципу справедливого компромисса с применением нормиро-вочного коэффициента. Для получения итогового критерия применяется аддитивная свертка полученного геометрического критерия и крите-


рия временных задержек. Векторный критерий приводится к обобщенно-му, равному взвешенной сумме исходных критериев. Веса назначаются ис-ходя из важности каждого критерия.

Будем считать, что блоки, формирующие высоту кристалла H, имеют габариты hi , а блоки, формирующие ширину кристалла W, имеют габари-

ты wj. Тогда высота кристалла

m

iihH, ширина кристалла

k

jjwW, пло-

щадь кристалла WHS , критерий квадратности кристалла WHQ / ,

суммарная временная задержка кристалла

L

llDD, где lD - оценка времен-

ной задержки цепи l. Обобщенный критерий имеет вид:

DktdQSkgkfitness

1

, где α – нормировочный коэффициент, ktd – весовой коэффициент значимости критерия временных задержек, kgk – ве-совой коэффициент значимости геометрических критериев – квадратности кристалла и критерия минимальной площади кристалла. Задача оптимизации заключается в нахождении максимального значения

целевой функции: fitness →max. Концепция решения задачи

Предлагается следующая концепция решения задачи планирования СБИС. Под задачей планирования подразумевается определение положе-ния электронных компонентов относительно друг друга на кристалле. В работе выбрано представление плана кристалла с расположенными компо-нентами в виде графического изображения, которое описывается польской записью. Рассмотрим схему декодирования польской записи. Каждая упаковка

кодируется последовательностью, которая включает название блока и два относительных оператора. Эту упаковку можно представить в виде дерева, как показано на рис. 1, где каждый лист соответствует основному блоку и отмечен названием блока. Каждый внутренний узел дерева помечен + или *, то есть вертикальное или горизонтальное положение соответственно. И польская запись имеет вид: {af+ ci* +h + eg+* bd+*}

Рис.1 Представление плана кристалла и соответствующее

ему дерево разрезания.

Для генерации польской записи, её изменения и улучшения, а также оценки используется генетический алгоритм. Его основу составляют прин-


ципы кодирования и декодирования хромосом, генетические операторы и структура генетического поиска, основанная на идеях естественного отбо-ра. Входными параметрами алгоритма являются топологические параметры

электронных компонентов, а также управляющие параметры генетическо-го алгоритма.

Результаты Использование генетического алгоритма для задачи планирования

СБИС показало себя достаточно эффективным с точки зрения трех вы-бранных критериев. При этом квадратность кристалла близка к единице, суммарная площадь, занимаемая всеми блоками стремится к минимально возможной, а временные задержки минимизируются. Стоит отметить, что при использовании трех вышеперечисленных критериев, задача сравнения результатов планирования СБИС разработанным алгоритмом с другими методами усложняется за счёт отсутствия тестовых примеров. Научная значимость данной работы заключается в применении подхода

к проектированию сверхбольших интегральных схем, который заключает-ся в переносе анализа временных задержек и геометрических размеров, влияющих на работоспособность схемы с более позднего этапа верифика-ции на этап планирования. Способность предотвращать получение нерабочих и не удовлетворяю-

щих требованиям схем на ранних этапах проектирования имеет большую экономическую значимость, так как устранение ошибок проектирования на поздних этапах требует большого количества дополнительных усилий. Практическая значимость данной работы заключается в совершенство-

вании отечественной элементной базы современных электронных средств в отношении таких характеристик, как надежность, быстродействие и сте-пень интеграции, что, в свою очередь, является одним из приоритетных направлений развития научно-технологического комплекса России на ближайшие годы. Список литературы 1. Lin C.-T., Chen D.-S. and Wang Y.-W. GPE: A New Representation for VLSI Floor-

plan Problem // Proceedings of the International Conference on Computer Design, Freiburg, Germany. – 2002. – P. 42-44.

2. Воронова В.В., Чермошенцев С.Ф.Автоматизация проектирования топо-логии СБИС: Учебное пособие / Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2000. 64 с.

3. Мартюгин Д.А. , Воронова В.В. Поуровневое планирование СБИС на основе польской записи с применением генетического алгоритма // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2012. №4, вып. 1 – С.234-238.


УДК 681.05 МОЛОДОРИЧ ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА,

НЕЛЮБИНА АНАСТАСИЯ ДМИТРИЕВНА, ДУДКО ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА,

ЗАХАРОВА АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА Российская Федерация, Челябинск,

Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) [email protected]

МАЛОГАБАРИТНЫЕ АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Молодорич Л.И., Нелюбина А.Д., Дудко О.Н., Захарова А.А. МАЛОГАБАРИТНЫЕ АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Рассмотрены разновидности малогабаритных автономных источников питания для исполнительных устройств, применяемых в геоинформаци-онных системах, а также их основные преимущества.

С целью повышения производительности в сфере теплоснабжения необ-

ходимо автоматизировать технологические процессы. Все промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации, сопровождающимися созданием телекоммуникационных систем централи-зованного технологического управления крупными системами теплоснаб-жения с использованием высоконадежных исполнительных механизмов и технологий геоинформационных систем. А для каждого исполнительного механизма необходимо наличие одного или нескольких источников пита-ния [1,2]. Автономный источник электропитания – это источник, обеспечивающий

электроэнергией устройства, не связанные с линией электропередачи. Раз-личают автономные источники электропитания, конструктивно объеди-ненные с потребителями (аккумуляторные батареи, солнечные батареи и т. д.), и выносного типа (передвижная электростанция, энергопоезд и др.) [3]. Часто источники питания для потребителей, требующих высокого каче-

ства питающего напряжения (радиоэлектронные устройства, вычислитель-ная техника, электропривод), используются в непростых природных и гео-графических условиях – труднодоступные районы без соответствующей инфраструктуры и без внешних источников электропитания. Как правило, такие системы создаются преимущественно по традицион-

ным схемам и построены на базе дизель-электрических установок, тепло-генераторов, а также отопительных печей. Однако такие энергосистемы имеют низкий КПД и имеют значительные вредные выбросы в атмосферу. С целью улучшения характеристик разработано множество вариантов ав-тономных источников питания, работающих от различных природных ре-сурсов, некоторые из которых будут рассмотрены далее.


Хорошо известны передвижные электрические станции, выполненные с возможностью транспортировки по железнодорожным или водным путям. Однако применение таких источников питания ограничено «привязкой» к упомянутым транспортным артериям и специализацией на выработку только электрической энергии. В последнее время широкое распространение получают установки авто-

номного энергоснабжения малой мощности, так называемые мини-ТЭЦ, которые могут транспортироваться любыми видами транспорта и находят применение в качестве источников электрической и тепловой энергии в местах, отдаленных от транспортных коммуникаций, например, на нефте- и газодобывающих предприятиях. В отдельных случаях применение мини-ТЭЦ оказалось экономически выгодным также для тепло – электроснабже-ния малых предприятий, подключение которых к централизованному энер-гообеспечению требует подвода теплотрасс, реконструкции снабжающих котельных, строительства подстанций и прочее [4]. Существуют источники автономного питания, работающие на принципе

термоэлектрического преобразования. Термоэлектрический генератор пре-образует тепловую энергию в электрическую: электрический ток возникает при прохождении теплового потока через термобатарею, на одну сторону которой монтируют газовую горелку, в то время как другую поддержива-ют в холодном состоянии. За счет разницы температур в термобатарее протекает электрический ток. Такие источники питания не имеют вра-щающихся частей, следовательно, обладают высочайшей надежностью и минимальной потребностью в обслуживании. (Доказанный срок службы может составлять более 20 лет.) [5]. Одним из вариантов решения для автономного источника питания явля-

ется использование систем аккумулирования энергии с использованием дизель-генераторных агрегатов. Система содержит промышленные генера-торы, поочередно включаемые и заряжающие аккумуляторные батареи, при 100% заряде которых генератор отключается, а нагрузка продолжает получать питание от аккумуляторов. Мощность таких систем небольшая, до 20кВт. Зато можно проводить обслуживание генераторов не чаще чем 1 раз в год, а также заметно сокращается ежегодный расход топлива по сравнению с постоянно работающим дизель-генераторным устройством [6]. Для территорий, хорошо улавливающих потоки солнечной энергии,

возможно использование солнечных батарей, оснащенных системой ори-ентации в пространстве для увеличения КПД. В таких системах слежения используется источник питания на основе традиционного аккумулятора и суперконденсатора, способного хранить накопленную энергию длительное время, отдавать эту энергию мощными импульсами длительностью в не-сколько секунд с высоким КПД, долговечного, способного работать в ши-роком температурном диапазоне. Стоит отметить, что при использовании


системы слежения коэффициент полезного действия увеличивается на примерно 30% по сравнению с системой солнечных батарей без систем слежения [7]. В случае, когда необходимо выполнить автономное питание электриче-

ской энергией приводов оборудования, применяемого на время работы до восьми часов, можно использовать автономных источников электропита-ния на основе барогальванического генератора с форсированной мощно-стью. В таких схемах применяется емкостный накопитель энергии. Приме-нение данного вида источника позволяет в отличие от существующих ви-дов, путем оптимизации пусковых характеристик, получать мощность, не-обходимую для пуска инструмента. Это позволяет достичь минимальных значений мощностей на выходе емкостного накопителя энергии и значи-тельно снизить массогабаритные характеристики источников электропита-ния [8]. Выводы: 1) Для малогабаритных источников автономного питания необходимо

ставить накопители с целью повышения энергоэффективности. 2) При использовании источников следует обеспечить оптимальный

отбор их мощности. Список литературы 1. Барбасова Т.А., Захарова А.А. Пути повышения энергетической эффективности

Челябинской области // Инновационный Вестник Регион – 2012 – № 2. – С. 69-75. 2. Барбасова Т.А., Казаринов Л.С., Шнайдер Д.А.. Автоматизированные информа-

ционно-управляющие системы: учеб. пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, издатель Т.Лурье, 2008-296 с.

3. А.С. Клюев – Проектирование систем автоматизации технологическими процес-сами: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат, 1990 – 464с:ил.

4. А.Т. Голован – Передвижные электрические станции: Электротехнический спра-вочник / Голован А.Т., Грудинский П.Г. и др., М.-Л.:Энергия, 1964 – 326с.

5. Медецкий, П.А. Высоконадежные источники автономного питания Margen Power System для оборудования телемеханики и технологической связи газопроводов / П.А. Медецкий, Т.Л. Савельева // Территория Нефтегаз. 2008.-С.14-15.

6. Стенников, А.А. Автономные источники электроснабжения для удаленных объек-тов на базе аккумуляторов большой мощности / А.А Стенников, Р.Н. Такташев.

7. Изотов, В.Ю. Гибридный источник питания для системы ориентации солнечных батарей. / В.Ю. Изотов, Н.И. Клюй, А.В. Макаров , Д.С. Гавриков, В.А. Ганус, Вэй Хань // Вестник Кременчугского национального университета имени Михаила Остро-градского. – Выпуск № 1 – 2014г.

8. Астахов, А.А. Создание и применение автономных источников электропитания с форсированной мощностью / А.А. Астахов, В.П. Ананьев // Наука и техника транспор-та. – 2011. – Выпуск № 4.


УДК 621.371 НАСЫРОВ ТИМУР РУСЛАНОВИЧ

МЕЛЬНИК ВЯЧЕСЛАВ АЛЕКСАНДРОВИЧ ЧЕПЕЛЕВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ Воронежский институт ФСИН России

[email protected]

ОРГАНИЗАЦИЯ СКОРОСТНЫХ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Насыров Т.Р., Мельник В.А., Чепелев М.Ю. ОРГАНИЗАЦИЯ СКОРОСТНЫХ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Рассматривается принцип построения высокоскоростного беспровод-ного канала передачи данных с применением технологий мобильной связи 3G и 4G.

В ряде случаев в рамках большого предприятия требуется организация

передачи данных, например, видеопотока, с достаточно большой скоро-стью на относительно большие расстояния (сотни метров, несколько кило-метров). Организация и прокладка проводных сетей не всегда является це-лесообразной. Применение же сетей Wi-Fi ограничено расстоянием 100 – 200 метров на открытом пространстве. В этом случае частичным решением проблемы может стать применение

технологии мобильной связи (3G и 4G), способных обеспечить скорость передачи несколько Мбит в секунду. При этом увеличить дальность дейст-вия Wi-Fi сети можно посредством объединения в цепь нескольких бес-проводных точек доступа или маршрутизаторов, а также путём замены штатных антенн, установленных на сетевых картах и точках доступа, на более мощные. Наиболее простым вариантом представляется использова-ние антенны, которая может усиливать сигнал Wi-Fi. Есть различные спо-собы изготовления таких антенн: направленная Wi-Fi антенна, сконструи-рованная при помощи спутниковой тарелки, так же фазированные антен-ные решетки. Но одной из самых незатратных и эффективных является ан-тенна, конструированная по принципу «двойной восьмерки» или антенны Харченко (рис. 1). Усилить сигнал в немалой степени также может позволить применение в

данной антенне конструкции, состоящей из металлического отражателя (желательно меди) и медной проволоки, изогнутой в форме шести ромбов (рис. 2). Стоит заметить, что в местах пересечений, медная проволока не сопри-

касается. Такая рамочная антенна является видом петлевого диполя, отсю-да можно предположить, что она содержит полную длину петлевого дипо-ля, ее периметр будет равен периметру петлевого диполя. Данная антенна будет решением проблемы дальности действия сети Wi-Fi на небольших локальных участках.


Рис. 1. Конструкция антенны

Рис. 2. Конструкция вибратора

Что касается решения этой проблемы на глобальном уровне, недавно

появились сведения о запуске проекта «Outernet» – бесплатной Wi-Fi сети. Хоть это и не будет какой-то новой мировой сетью, но однако в этом про-екте будет представлен новый способ использования беспроводных сетей, который может транслировать бесплатно любые данные по всему земному шару для каждого, кто обладает устройством с поддержкой Wi-Fi. В тоже время, описанный способ решения указанной проблемы не явля-

ется достаточно полным. При необходимости организации передачи дан-ных на несколько километров указанные меры будут недостаточны. В этом случае можно обратиться к опыту таких известных компаний, как Outernet и Google. Организаторы Outernet планируют обеспечение покрытия интернет-

связью с помощью нескольких сотен спутников CubeSat, находящихся на околоземной орбите на высоте примерно 200 км. Технология трансляции заключается в том, что каждый из этих спутников будет получать данные с передающей станции, расположенной на поверхности земли, а затем будет транслировать полученные данные с помощью технологии Wi-Fi. Особенность протокола UDP, который планируют использовать в этом

проекте, является возможность трансляции Интернет-сигнала, который пе-


редает содержимое сайта или какую-то другую информацию, а также воз-можность трансляции сигнала не одному пользователю, а целой группе подключенных к сети адресов. Outernet увеличит возможности для всех, любой человек сможет получить доступ к цифровой информации и ново-стям, что открывает более широкий доступ к различным возможностям и образованию, чем все, что в настоящее время существуют [2, 3]. Основным недостатком данного проекта может являться очень большой

затрачиваемый бюджет. Это является далеко не единственной проблемой. Возникают вопросы технического характера, трансляция (хотя бы на пер-вых этапах) будет односторонней. Компания Google также планирует подобный проект, в котором вместо

спутником будут использоваться воздушные шары. В рамках проекта Project Loon Интернет в труднодоступные места нашей планеты будет дос-тавляться с помощью высотных воздушных шаров, на которых будут рас-положены передатчики. По сравнению со спутниками из проекта Outernet, воздушные шары , не-

обходимые для данного проекта, намного дешевле. На данный момент, компания уже запустила пилотный проект, который включает 30 шаров на территории Новой Зеландии и около 50 станций, которые тестируют сер-вис с земли. У этих станций есть специальные антенны, которые ловят сигнал, исходящий от шаров, когда те находятся в радиусе 20 км [4, 5]. Использовать на даже крупном предприятии персональные спутники

маловероятно. Применение же воздушных шаров выглядит экзотикой только на первый взгляд. Кроме того, в ряде случаев для установки соот-ветствующей аппаратуры возможно использование имеющихся особенно-стей местности, а также установка вышек. Применение комплекса рас-смотренных мер может помочь организовать необходимое количество вы-сокоскоростных корпоративных каналов передачи данных в рамках одного предприятия. Список литературы: 1. [Электронный ресурс]. URL: http://www.aerial.dxham.ru (дата обращения:

12.11.2014) 2. [Электронный ресурс]. URL: http://www.innoros.ru (дата обращения: 12.11.2014) 3. [Электронный ресурс]. URL: http://www.Senfil.net (дата обращения: 12.11.2014) 4. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ItCoub.ru (дата обращения: 12.11.2014) 5. [Электронный ресурс]. URL: http://www.investbag.com (дата обращения:

12.11.2014)


УДК 681.05 НЕЛЮБИНА АНАСТАСИЯ ДМИТРИЕВНА, МОЛОДОРИЧ ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА,

ДУДКО ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА, ЗАХАРОВА АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА

Россия, Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) [email protected]

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИС

В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Нелюбина А.Д., Молодорич Л.И., Дудко О.Н., Захарова А.А. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИС В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В статье представлен теоретический обзор в области интеллектуаль-ных исполнительных устройств в системах теплоснабжения. Рассмотре-ны основные виды исполнительных устройств.

Система теплоснабжения здания предназначена для обеспечения тепло-

вой энергией (теплотой) его инженерных систем, требующих для своего функционирования подачи нагретого теплоносителя. Внедрение систем ав-томатизированного управления теплоснабжением обеспечивает высокое качество управления работой отдельных объектов и всей системы тепло-снабжения в целом, повышает надежность и уровень эксплуатации систем теплоснабжения, способствует экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов [1-3]. Автоматизация систем теплоснабжения включает регулирование (в частности, стабилизацию) параметров, управление рабо-той оборудования и агрегатов (дистанционное, местное), защиту и блоки-ровку их, контроль и измерение параметров, учет расхода отпускаемых и потребляемых ресурсов, телемеханизацию управления контроля и измере-ния [4]. Система автоматизации состоит из нескольких компонентов, и ошибоч-

но полагать, что автоматика – это только контроллер. На конечный резуль-тат влияет правильный подбор всех компонентов, так как контроллер не может компенсировать недостатки других элементов системы. Балансировочный клапан и привод Балансировочный клапан - это устройство или вид водопроводной арма-

туры, предназначенный регулировать проходимое сечение для пропуска жидкости заданного расхода. Качество исполнения клапана и привода в значительной степени влияет на качество всей системы автоматизации. Важную роль играет диапазон управления клапана, время срабатывания привода и срок службы привода, который должен выдерживать очень большое количество перемещений. Датчики температуры Качество используемых датчиков по непонятным причинам часто недо-

оценивается. Датчики должны быть не только надежными, но, что важно для систем ГВС, малоинерционными [5]. Рекомендуется использовать дат-


чики с постоянной времени менее 4 с. Так при замене датчика с констан-той 8 с на датчик с константой 4 с срок службы привода увеличивается на 40%. При подборе качественного датчика температуры не имеет смысла экономить копейки. В системах ГВС с циркуляцией рекомендуется ис-пользовать также датчик температуры холодной воды, который предвари-тельно информирует контроллер об изменении нагрузки и, тем самым, влияет на качество управления. Расходомеры Расходомеры предназначены для технологического и коммерческого

учета объемного расхода жидкости в заполненных трубопроводах как в со-ставе измерительных систем, так и автономно. Датчики давления Датчики давления не являются обязательными для систем теплоснабже-

ния, но их использование может быть полезным в некоторых случаях, на-пример, если необходимо убедиться в результатах учета или если по ка-ким-либо причинам необходимо контролировать(регистрировать) давление в трубопроводах. Контроллер Контроллер системы ГВС должен работать по ПИД-алгоритму и быть

оснащенным функциями адаптации и оптимизации. Эволюция от простых пневматических устройств к сложным интеллек-

туальным устройствам была обусловлена стремлением потребителя к по-вышению производительности, облегчению труда обслуживающего персо-нала и к более продолжительному сроку автономной работы оборудова-ния. Кроме того, интеллектуальные устройства снижают количество непо-ладок и перебоев, поскольку сообщают обслуживающему персоналу о те-кущих или ожидаемых неблагоприятных изменениях в работе еще до того, как прибор окончательно выйдет из строя. Несомненные аварии легко об-наруживаются большинством типов измерительных приборов, но лишь интеллектуальные устройства позволяют обнаружить незначительные на-рушения, которые могут привести к отклонению в параметрах и часто ста-новятся прелюдией к возникновению аварии. Серьезным шагом вперед стало превращение микропроцессоров в доста-

точно серьезные устройства, позволяющие устанавливать их непосредст-венно в полевых устройствах, что сделало возможным преобразование ло-кальных сигналов при помощи цифровой техники. Это привело к появле-нию того, что может быть названо первыми по-настоящему интеллекту-альными устройствами, поскольку эти устройства позволяли преобразовы-вать аналоговые параметры переменного тока 4-20 мА в цифровой сигнал, пригодный для передачи через сеть. Локальный микропроцессор был в со-стоянии также выполнять другие задачи по отношению к оборудованию, такие как калибровка и диагностика.


В настоящее время интеллектуальные исполнительные устройства в об-ласти теплоснабжения позволяют персоналу не только дистанционно по-лучать информацию (показания) с устройств, но, и получать уведомления о возможности выхода устройств из строя или при превышении предельных значений, установленных для устройств систем теплоснабжения. Выводы 1. Использование интеллектуальных устройств приводит к повышению

производительности, облегчению труда обслуживающего персонала и к более продолжительному сроку автономной работы оборудования.

2. Использование интеллектуальных устройств позволяет оптимизиро-вать учет расхода отпускаемых и потребляемых ресурсов. Список литературы 1. Казаринов Л.С., Барбасова Т.А., Захарова А.А. Автоматизированная информаци-

онная система поддержки принятия решений по контролю и планированию потребле-ния энергетических ресурсов // Вестник Южно-Уральского государственного универ-ситета. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2012. – №23. – С. 118–122.

2. Барбасова, Т.А. Внедрение системы энергетического менеджмента на металлур-гических предприятиях Челябинской области в целях повышения энергетической эф-фективности региона / Т.А. Барбасова, А.А. Захарова // Экономика промышленности. - 2012. - № 3. - С. 42-46.

3. Барбасова Т.А., Казаринов Л.С., Шнайдер Д.А.. Автоматизированные информа-ционно-управляющие системы: учеб. пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, издатель Т.Лурье, 2008-296 с.

4. Инженерное оборудование зданий и сооружений: энциклопедия/ под ред. С.В. Яковлева, – Москва: Изд-во Стройиздат, 1994. – 890 с.

5. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Техническая кибернетика. Измерительные устройства, преобразующие элементы и уст-ройства: учебник: в 3 т./ под ред. В.В. Солодовникова, – Москва: Изд-во Машинострое-ние, 1973. – 671 с.

УДК 001.89

СЕВРЮКОВ АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ, ст. преподаватель ШАБЕЛЬНИКОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, студент

Россия, г. Курск, Юго-Западный государственный университет [email protected]

МЕТОД УВЕЛИЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В КУРСКОЙ

ОБЛАСТИ, С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ MIMO Севрюков А.Е., Шабельников А.А. МЕТОД УВЕЛИЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ, С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ MIMO

В статье изложен метод увеличения передачи данных в Курской Об-ласти, с помощью технологии MIMO.

Сегодня стремительно возрастает спрос на высокоскоростной доступ в

интернет. Количество пользователей глобальной сетью неуклонной растет, в том числе пользователей мобильным интернетом. У абонентов повыша-


ется спрос на качественный просмотр видеоматериалов, проведение ви-деоконференций, быструю загрузку мультимедийных файлов и другие ус-луги, основанные на широкополосном доступе в Интернет. Однако невы-сокие скорости передачи данных не могут достаточно удовлетворить эти запросы. Кроме того, при существующем состоянии универсальнх мо-бильнх телекоммуникационнх сетей (UMTS) региона уровень обслужива-ния будет неуклонно ухудшаться с увеличением количества пользователей услугами сетей. В некоторых районах области (удаленных от административных цен-

тров) сети UMTS - единственно возможный способ высокоскоростного доступа в интернет. Кроме того, даже вблизи административных центров не всегда существует возможность использовать проводные каналы связи для доступа в глобальную сеть. Поэтому мобильный интернет, в частности сети UMTS, является достаточно востребованной технологией на рынке услуг связи. Следовательно, для операторов UMTS повышение качества услуг связи должно быть важнейшей задачей. Кроме сетей UMTS в Курской области существуют другие сети радио-

доступа, предоставляющие выход в интернет, такие как WiFi, WiMax. Правда, они пока не получили широкого распространения. Однако в даль-нейшем они могут составить серьезную конкуренцию операторам сетей UMTS, в случае если качество услуг в них будет выше, чем у последних. Это также является важным фактором для принятия решения о модерниза-ции сетей UMTS. При сравнении сетей UMTS с другими беспроводными сетями передачи

данных необходимо отметить, что сотовые операторы при прочих равных результатах, могут сохранить почти две трети капитальных издержек, мо-дернизировав существующие сети третьего поколения, вместо того чтобы осуществить прямую миграцию на LTE или другие сети четвертого поко-ления. Модернизированные сети третьего поколения максимально эффек-тивны в полосе 5 МГц, в то время как для LTE необходимо 10-20 МГц, причем новое оборудование стоит очень дорого, а абонентских устройств пока еще мало. Кроме того, данные по коммерческим сетям 3G свидетель-ствуют, что скорости интернет-доступа в них не уступают предвестникам 4G - сетям LTE и WiMAX. Так, сети LTE у некоторых зарубежных опера-торов в среднем представляют скорости 5-12 Мбит/с от базовой станции к абонентской и 2-5 Мбит/с от абонентской к базовой. В WiMAX-сетях дос-тупны средние скорости 10-12 Мбит/с «вниз», а «вверх» около 1 Мбит/с. Эти данные вполне сравнимы со средними скоростями в модернизирован-ных сетях универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). Поэтому модернизация сетей UMTS представляется весьма целе-сообразной с экономической точки зрения [1]. Мобильный доступ в интернет в той ситуации, которая складывается в

регионе, может составить конкуренцию проводному доступу в интернет.


Скорость передачи данных порядка 10-20 Мбит/сек может удовлетворить многих пользователей, а это значит, что у операторов сетей UMTS возрас-тет количество клиентов и, следовательно, увеличится прибыль. Поэтому весьма целесообразно модернизировать и оптимизировать существующие сети универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS) так, чтобы они предоставляли среднюю скорость передачи данных около 10 Мбит/сек. Технология пространственного кодирования сигнала (MIMO), показан-

ная на рисунке 1, в последнее десятилетие является одним из самых акту-альных способов увеличения пропускной способности и емкости как бес-проводных, так и сотовых системах связи.

Рисунок 1 - Структура технологии пространственного кодирования сигна-

ла (MIMO) Рассмотрим некоторые примеры использования пространственного ко-

дирования сигнала (MIMO) в различных системах связи. Применение пространственного кодирования сигнала решает две задачи: - увеличение качества связи за счет пространственного временного/ час-

тотного кодирования и (или) формирования лучей; - повышение скорости передачи при применении пространственного

мультиплексирования. В современных системах связи существует необходимость повышения

пропускной способности, например, в сотовых системах связи, высокоско-ростных локально-вычислительных сетях и др. Пропускная способность может быть увеличена с помощью расширения полосы частот или повы-шения излучаемой мощности. Тем не менее, применимость этих методов имеет недостатки, так как из-за требований биологической защиты и элек-тромагнитной совместимости повышение мощности и расширение полосы частот ограничено. Поэтому если в системах связи возможные повышения излучаемой мощности и расширение полосы частот не обеспечивают не-обходимую скорость передачи данных, то одним из самых эффективных


способов решений этой проблемы может быть применение адаптивных ан-тенных решеток со слабо коррелированными антенными элементами. В современных условиях в Курской области можно внедрить только

технологию пространственного кодирования сигнала (MIMO). Несмотря на высокую экономическую стоимость этого проекта, его внедрение при-несет выгоду операторам универсальной мобильной телекоммуникацион-ной системы (UMTS) сетей области. В результате модернизации сущест-вующих сетей доходы операторов могут возрасти и покроют все финансо-вые издержки, связанные с внедрением технологии пространственного ко-дирования сигнала (MIMO). Список литературы 1. Ипатов В.П. Системы мобильной связи. –М.: Эко – Трендз, 2006 – 367 с.

УДК 004.9 СЕДЫХ КИРИЛЛ ИГОРЕВИЧ,

СЕРЖЕВСКИЙ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧ Юго-Западный государственный университет

[email protected]

УМНЫЙ ДОМ ARDUINO UNO. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Седых К.И., Сержевский Н.А. УМНЫЙ ДОМ ARDUINO UNO. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

В продолжение темы статей «Умный дом для каждого, реальность или роскошь?» и «Умный дом. Выбор аппаратно вычислительной плат-формы». Для успешного развития проекта, на начальном этапе разработ-ки продукта важно определить рынок и его объём, сформулировать тре-бования потребителя к данному продукту, выявить конкурентов. В про-шлых статьях были получены ответы на эти вопросы. Что позволит оп-ределить, какими уникальными особенностями и преимуществами должен обладать конечный продукт (услуга), чтобы составить конкуренцию уже на динамично развивающимся рынке. Тем самым наиболее грамотно по-дойти к формулировки технического задания.

Главная проблема рынка услуг «умный дом» высокая цена. Техни-

ческое задание: разработка универсального аппаратно программного комплекса, позволяющего реализовать наиболее широкую функциональ-ность системы класса «умный дом», главным конкурентным качеством которого станет низкая стоимость. Уникальными особенностями и преимуществами, которые необходимо

реализовать: Модульность – Каждый модуль (цепь) отвечает за свою задачу и

несет определенный функционал. Разрабатываемые модули умного дома должны обеспечивать потенциальному покупателю возможность создания


индивидуального пакета модулей, которые обеспечат необходимые функ-циональные возможности при наименьшей цене. Это позволит максималь-но адаптировать предложение исходя из потребностей и бюджета клиента, так же всегда останется возможность расширить уже имеющеюся систему. При этом, не затрачивая ресурсы компании продавца на разработку новой системы класса умный дом или программного обеспечения. Именно воз-можность модульной установки позволит сократить стоимость конечной услуги. Автономность – каждый модуль должен содержать контроллер с

прошивкой, способной работать самостоятельно в условиях утраты связи с центральным блоком (уставки содержатся в самом блоке, управляющий блок может изменять их.) Низкая стоимость компонентов и установки – в проекте будут ис-

пользованы компоненты низкой стоимости, покупаемые в зарубежных ин-тернет-магазинах. Разрабатываемые блоки должны обеспечивать форм-фактор, позволяющий максимально простую установку и подключение (соответствующий корпус, разъемы или клеммы). Прошивки контроллеров и управляющее с компьютера программного обеспечения должны обеспе-чивать возможность простого изменения и настройки под конкретное по-мещение, набор датчиков и управляемых приборов.

Таблица 1 – Описание вариантов использования

Термин Значение

Подключение датчиков Добавление датчиков в систему

Отключение датчиков Удаление датчиков из системы

Подключение управляю-щих устройств

Добавление управляющих устройств в систему

Отключение управляю-щих устройств

Удаление управляющих устройств из системы

Получать команды Получать команды от сервера

Передавать данные Отправлять данные на сервер

Выполнять команды Выполнять команды пришедшие от сервера

Считывание данных с датчиков

Считывание различных данных с датчиков

Управление питанием Включение и отключение электропитания

Получает информацию с сенсора

Получает информацию с сенсора датчика и обраба-тывает ее


Возможность создания сервер базы проекта в вычислительном центре компании продавца. – Подключение модулей «умный дом» к серверу компании продавца по средствам сети Internet снизит стоимость услуги и оставит возможность мониторинга работоспособности системы , а также частичного технического обслуживания в режиме online. Модель вариантов использования. На основании анализа требований пользователя были выделены сле-

дующие варианты использования, представленные в таблице 1. Действующие лица для диаграммы вариантов использования приведены

в таблице 2 Таблица 2. Действующие лица

Термин Значение Пользователь Лицо, пользующееся системой умного дома Удаленный сервер Удаленный компьютер, к которому подключена система

умного дома по средствам интернет Датчик Сенсор считывающий различные данные из окружаю-

щей среды Управляющее уст-ройство

Устройство способное выполнять команды переданные ему домашним сервером

Домашний сервер Сервер находящийся в помещении и обрабатывающий информацию с датчиков с последующей передачей ин-формации на удаленный сервер, а так же принимающий команды с удаленного сервера.

На основании всех выше рассмотренных вариантов использования была составлена диаграмма вариантов использования, представленная на рисун-ке 1.4.

Рисунок 1. Диаграмма вариантов использования

Модель развертывания модульной системы. Диаграммы развертывания, или применения, - это один из двух видов

диаграмм, используемых при моделировании физических аспектов объ-


ектно-ориентированной системы. Такая диаграмма показывает конфигура-цию узлов, где производится обработка информации, и то, какие компо-ненты размещены на каждом узле. Диаграммы развертывания используют-ся для моделирования статического вида системы с точки зрения развер-тывания. В основном под этим понимается моделирование топологии ап-паратных средств, на которых выполняется система. По существу, диа-граммы развертывания - это просто диаграммы классов, сосредоточенные на системных узлах. Диаграммы развертывания важны не только для ви-зуализации, специфицирования и документирования встроенных, клиент серверных и распределенных систем, но и для управления исполняемыми системами с использованием прямого и обратного проектирования.

Рисунок 2. Диаграмма развертывания

Главное достоинство предлагаемой системы – модульность. Данный ва-

риант развертывания и проектирования позволит адоптировать «умный дом» для клиента и существенно снизит стоимость услуги. Модульность позволит исключить «ненужные» опции и функции. Именно эта техниче-ская особенность позволит разработке составить конкуренцию на рынке. Список литературы 1. Горохов А.А., Егунов А.И., Гвоздев Д.И. Применение лазеров в современной

промышленности, Современные инструментальные системы, информационные техноло-гии и инновации: материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Ч.2 /. Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2011. -С. 69-75

2. Горохов А.А., Максименко Ю.В., Классификация по геометрическим параметрам ножей для автоматической обработки проводов, Современные инструментальные систе-мы, информационные технологии и инновации: материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Ч.2. Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2011. -С. 317-320

3. Горохов А.А., Температурные деформации шпиндельного узла горизонтально-фрезерного станка, Современные материалы, техника и технология: материалы 2-й Ме-ждунар. науч.-техн. конф. (25 декабря 2012 года): Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2012. -С. 92-93


УДК 519.876.9 СЕМЁНОВ ИЛЬЯ АЛЕКСЕЕВИЧ,

СИВОПЛЯСОВ ЛЕОНИД ВЛАДИМИРОВИЧ Россия, г. Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (НИУ)

[email protected]

ОТРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЛЕРА СИСТЕМЫ ТРАЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АВТОНОМНОГО ПОДВИЖНОГО

ОБЪЕКТА НА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Семёнов И.А., Сивоплясов Л.В. ОТРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЛЕРА СИСТЕМЫ ТРАЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АВТОНОМНОГО ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА НА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

В данной статье рассматривается отработка алгоритмического и программного обеспечения (ПО) контроллера системы траекторного управления движением (СТУ) автономного подвижного объекта (АПО) в режиме реального времени. Для имитации работы контроллера использу-ется эмулятор ПО СТУ, имитационная модель АПО, реализованная в сре-де Simulink, связь между компонентами системы осуществляется при помощи прокси-сервера.

Введение При разработке эффективной системы траекторного управления движе-

нием автономно встаёт вопрос о проверке работоспособности алгоритмов, и эффективности работы регуляторов, реализованных в ПО СТУ. Основным методом при отработке функционирования СТУ является

математическое моделирование регуляторов и динамики АПО при помощи различных математических пакетов. Однако данный метод не гарантирует корректную и эффективную работу алгоритмов и регуляторов, реализо-ванных в конкретном ПО СТУ. Постановка задачи Задачей отработки ПО контроллера СТУ автономного подвижного объ-

екта на имитационной модели в режиме реального времени является про-верка работоспособности ПО СТУ. Задача включает в себя отработку функционирования ПО СТУ в различных режимах. Структура системы Для решения данной задачи разработана система имитации работы СТУ

АПО, включающая в себя эмулятор ПО СТУ, прокси-сервер, модель АПО. Структурная схема системы приведена на рисунке 1.


ПК 3

Локальная сеть

ПК 1 ПК 2

Эмулятор контроллера

СТУ

Прокси-сервер

MATLAB UDP 1Simulink

Модель АПОxPC targetPySIM

ПО БСУ

UDP 3

UDP 2

UDP 4

Рисунок 1 – Структурная схема системы имитации работы СТУ АПО

Система реализована на базе трёх персональных компьютеров (ПК), об-

мен данными между которыми осуществляется через локальную сеть. На ПК1 функционирует эмулятор контроллера СТУ и PySIM, задачей которой является организация обмена данными между эмулятором и моделью АПО. Прокси-сервер MAVProxy предназначен для прямого и обратного преобразования данных и команд в пакеты протокола MAVLink для обес-печения связи эмулятора и PySIM. На ПК2 функционирует ПО базовой станции управления (БСУ), выполняющая совокупность задач по отобра-жению и сохранению значений параметров состояния СТУ. Модель АПО функционирует на ПК3 в среде Simulink в режиме реального времени.

Рисунок 2 – Имитационная модель АПО


Математическая модель АПО В качестве имитационной модели АПО использована нелинейная мо-

дель робота с автомобильной компоновкой шасси, описывающая динамику движения АПО с задним приводом на плоской поверхности. Для создания математической модели использовались сведения, приведенные в [1]. Скриншот модели приведён на рисунке 2.

1 2 1 1 2(V V ) cos sinR F Fm R R R , 2 1 2 1 2(V V ) sin cosR F Fm R R R , 1 2 2( sin cos )F F F R RJ R R L R L ,

1R R R R RJ R r , 1

F F F F FJ R r , (1) 1 2cos sinCx V V , 1 2sin cosCy V V , , , 0R R Fdu h ,

где m – масса АПО, J – момент инерции робота относительно оси, про-ходящей через центр масс АПО, LF – расстояние от центра масс до перед-ней оси, LR – расстояние от центра масс до задней оси, JF – суммарный мо-мент инерции передних колес относительно осей вращения, JR – суммар-ный момент инерции задних колес относительно осей вращения, rF, rR – радиус переднего и заднего колеса соответственно, ξ – суммарный момент самовыравнивания колес, β – угол поворота рулевых колес, φ – угол рыс-кания, τR, τF – движущие моменты, передаваемые на заднее и переднее ко-лесо соответственно, d, h – характеристики привода, u – управляющее воздействие, ωR , ω F – угловая скорость заднего и переднего колес соот-ветственно. На вход модели подаются управляющие воздействия, сформированные в

эмуляторе ПО СКТУ, выходами модели являются параметры, описываю-щие положение АПО, его угловые и линейные скорости. Отработка ПО СТУ на имитационной модели При помощи описанной системы была проведена проверка функциони-

рования ПО СТУ в следующих режимах: автоматическое движение по за-данному маршруту, «режим преследования» – следование за маркером, ручное управление, в частности, работы навигационного алгоритма L1 [2]. Проведена уточнённая настройка регуляторов контуров управления кур-сом и скоростью АПО. Графики переходного процесса по курсу в СТУ приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Переходные процессы в СТУ

где: 1 – положение рулевого привода, 2 – угол курса АПО

1

2


Заключение Отработка функционирования СТУ с использованием эмулятора кон-

троллера СТУ позволяет осуществить данную процедуру с меньшими тру-довыми и временными затратами, чем при использовании полунатурного моделирования, что позволяет использовать её в качестве промежуточного этапа при переходе от математического моделирования к полунатурным и натурным испытаниям СТУ. Список литературы 1. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движени-

ем колесных роботов / C. Ф. Бурдаков, И.В. Мирошник, Р.В. Стельмаков – СПб.: Наука, 2001. – 227 с.

2. Sanghyuk P., Deyst J., How J.P. A new Nonlinear Guidance Logic for Trajectory Track-ing / P. Sanghyuk, J. Deyst, J. P. How – Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA, 2004 – 16 c.

УДК 004.9 СЕРЖЕВСКИЙ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧ,

СЕДЫХ КИРИЛЛ ИГОРЕВИЧ Юго-Западный государственный университет

УМНЫЙ ДОМ. ВЫБОР АППАРАТНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

ПЛАТФОРМЫ Сержевский Н.А., Седых К.И. УМНЫЙ ДОМ. ВЫБОР АППАРАТНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ

Ардуино – ныне одна из самых популярных и самых отзывчивых плат-форм для работы со всевозможными электронными устройствами. Дан-ный аппаратно-вычислительный комплекс позволяет реализовать беско-нечное количество технических и робототехнических решений, как но-вичкам, никогда не бравших в руки платы, так и заядлым профессионалам. ЧТО ТАКОЕ АРДУИНО Проще говоря, ардуино — это небольшая плата с собственным процес-

сором и памятью, большим количеством контактов, в которые можно под-ключать все что угодно: от лампочек до электрических чайников, в общем, все, что работает от электричества. Далее в процессор можно загрузить программу, которая будет управлять всем включенными приборами по за-данному алгоритму и/или с нужных вам устройств (кнопок, пультов, смартфонов и т.д.) Так, ардуино открывает Вам дверь в бесконечный мир технического творчества. ПРЕИМУЩЕСТВА АРДУИНО Существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществ-

ления «physical computing». Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard и многие другие предлагают схожую функцио-нальность. Все эти устройства объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают ее в простую в использовании сборку. Arduino, в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтрол-


лерами, однако имеет ряд преимуществ перед другими устройствами для преподавателей, студентов и любителей:

1. Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравне-нию с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino мо-жет быть собрана вручную, а некоторые даже готовые модули стоят мень-ше 35 долларов в российских магазинах. А в китайских интернет-магазинах от 10 до 15 долларов. Мы заказали нашу плату на ebay за 11,98 долларов.

2. Простая и понятная среда программирования – вовсе не обязательно быть опытным программистом, чтобы писать код для Arduino. Для про-граммирования используется упрощённая версия C++, известная так же как Wiring. Это и есть один из основных плюсов Arduino. Вы просто ска-чиваете на официальном сайте среду программированая Processing и начи-наете творить. В помощь Вам огромный выбор литературы и видео-уроков. Еще одно преимущество - язык может дополняться библиотеками C++ что сильно упрощает работу с Arduino.

3. Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией Creative Commons, а значит, опытные инженеры име-ют возможность создания собст-венных версий модулей, расши-ряя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью эконо-мии средств и понимания работы.

4. Принцип бутерброда Ещё одной отличительной особенностью Arduino является наличие плат

расширения, так называемых shields или просто «шилдов». Это дополни-тельные платы, которые ставятся подобно слоям бутерброда поверх Arduino, чтобы дать ему новые возможности. Так, например, существуют платы расширения для управления мощными моторами (Motor Shield), для получения координат и времени со спутников GPS (модуль GPS) и многие другие. Мы для реализации нашей идеи уже приобрели шилд для подклю-чения к локальной сети и интернету (Ethernet Shield).

Arduino Uno ("Uno" переводится как «один» с итальянского) выполнена на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16 МГц, обладает па-мятью 32 кб и имеет 20 контролируемых контактов ввода и вывода для взаимодействия с внешним миром Питание. Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от

внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источ-ник определяется автоматически.


Таблица 1. Технические характеристики Микроконтроллер ATmega328 Рабочее напряжение 5 В Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12 В Входное напряжение (предельное) 6-20 В Цифровые Входы/Выходы 14 (6 из которых могут

использоваться как выхо-ды ШИМ)

Аналоговые входы 6 Постоянный ток через вход/выход 40 мА Постоянный ток для вывода 3.3 В 50 мА Флеш-память 32 Кб (ATmega328) из ко-

торых 0.5 Кб используют-ся для загрузчика

ОЗУ 2 Кб (ATmega328) EEPROM 1 Кб (ATmega328) Тактовая частота 16 МГц

Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Одна-

ко при напряжении менее 7 В работа может быть неустойчивой, а напря-жение более 12 В может привести к перегреву и повреждению. Поэтому рекомендуемый диапазон: 7−12 В. Память Платформа оснащена 32 кб flash-памяти, 2 кб из которых отве-

дено под так называемый bootloader. Он позволяет прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Эта память постоянна и не предназначе-на для изменения по ходу работы устройства. Её предназначение — хране-ние программы и сопутствующих статичных ресурсов. Также имеется 2 кб SRAM-памяти, которые используются для хранения временных данных вроде переменных программы. По сути, это оперативная память платфор-мы. SRAM-память очищается при обесточивании. Ещё имеется 1 кб EEPROM-памяти для долговременного хранения данных. По своему на-значению это аналог жёсткого диска для Arduino. Ввод / вывод


Принципиальная схема Arduino Uno

На платформе расположены 14 контактов (pins), которые могут быть ис-

пользованы для цифрового ввода и вывода. Какую роль исполняет каждый контакт, зависит от вашей программы. Все они работают с напряжением 5 В, и рассчитаны на ток до 40 мА. Также каждый контакт имеет встроен-ный, но отключённый по умолчанию резистор на 20 - 50 кОм. Некоторые контакты обладают дополнительными ролями: Помимо контактов цифрового ввода/вывода на Arduino имеется 6 кон-

тактов аналогового ввода. Кроме этого на плате имеется входной контакт Reset. Его установка в

логический ноль приводит к сбросу процессора. Это аналог кнопки Reset обычного компьютера. Взаимодействие Arduino Uno обладает несколькими способами общения с другими

Arduino, микроконтроллерами и обычными компьютерами. Платформа по-зволяет установить последовательное (Serial UART TTL) соединение через контакты 0 (RX) и 1 (TX). Установленный на платформе чип ATmega16U2 транслирует это соединение через USB: на компьютере становится досту-пен виртуальный COM-порт. Программная часть Arduino включает утили-ту, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по этому каналу. Встроенные в плату светодиоды RX и TX светятся, когда идёт передача

данных между чипом ATmega162U и USB компьютера. С помощью от-дельных плат расширения становится возможной организация других спо-собов взаимодействия, таких как ethernet-сеть, радиоканал, Wi-Fi. Защита USB Arduino Uno обладает предохранителем, защищающим USB-порты ва-

шего компьютера от перенапряжения и коротких замыканий. Хотя боль-


шинство компьютеров обладают собственными средствами защиты, пре-дохранитель даёт дополнительную уверенность. Он разрывает соединение, если на USB-порт подаётся более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации. Габариты Размер платы составляет 6,9 × 5,3 см. Гнёзда для внешнего питания и

USB выступают на пару миллиметров за обозначенные границы. На плате предусмотрены места для крепления на шурупы или винты. Расстояние между контактами составляет 0,1″ (2,54 мм), но в случае 7-го и 8-го кон-такта — расстояние: 0,16″. Из всего вышесказанного становится очевидно, что для реализации за-

думанного проекта, для наиболее эффективного решения технического за-дания самой подходящей аппаратно-вычислительной платформой является Arduino. Поэтому мы остановили свой выбор именно на ней.

Список литературы 1. Горохов А.А., Каменева Т.Е., Методика исследования отклонения формы обраба-

тываемых поверхностей детали, Современные инновации в науке и технике : материа-лы 3-ой Международной научно-практической конференции (17 апреля 2013 года)/ Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013. 39-43 с.

2. Кухаренко О.В., Горохов А.А. Исследование шероховатости обработанной по-верхности детали, Техника и технологии: пути инновационного развития [Текст]: мате-риалы 3-й Международной научно-практической конференции (29 июня 2013 года)/ редкол.: Горохов А.А. (отв. Ред.); Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013. 100-105 с.

3. Афанасьев Н. С., Горохов А.А., Методика расчёта напряжённо-деформированного состояния в зоне контактного воздействия при резании червячной фрезой, Техника и технологии: Пути инновационного развития [Текст]: материалы 3-й Международной научно-практической конференции (29 июня 2013 года)/ редкол.: Го-рохов А.А. (отв. Ред.); Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013. 38-43 с.

УДК 621.822 СОРОКИН СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ,

ЗИНОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ Россия, г. Брянск, Брянский государственный технический университет

[email protected] РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Сорокин С.В., Зинов А.И. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Разработана концептуальная модель системы автоматизации проек-тирования технологических процессов изготовления деталей на основе метода синтеза для условий современного производства.

Современный этап развития технологии машиностроения заключается в

объединении технологий проектирования, изготовления и эксплуатации


машин и в разработке научных основ по системному описанию технологи-ческих методов, позволяющих обеспечить необходимые эксплуатационные свойства деталей машин. Одним из инструментов решения этих задач яв-ляется интегральная автоматизация этапов технической подготовки произ-водства (ТПП) путем построения моделей элементов ТПП с применением средств вычислительной техники и программного обеспечения, в том чис-ле систем искусственного интеллекта. Технологическая подготовка производства заключается в выборе техно-

логических процессов и их параметров, а также оборудования для прове-дения этих процессов. Из существующих подходов к автоматизации технологического проек-

тирования наиболее перспективным является метод синтеза технологиче-ских процессов или генеративный подход к проектированию. На первом этапе разработки плана изготовления новой детали в генера-

тивном подходе технические требования вводятся в компьютерную систе-му. Для этого необходимо, чтобы автоматизированная система технологи-ческой подготовки производства могла распознавать элементы детали, требующие машинной обработки. Реализация первого этапа значительно упрощается, если при моделиро-

вании детали используется объектно-ориентированный подход. Однако даже конструктивные элементы, используемые в системе объектно-ориентированного моделирования, могут потребовать преобразования к элементам, получаемым машинной обработкой. Кроме того, информации об элементах зачастую оказывается недостаточно для технологической подготовки производства. Например, большинство 3D-моделей не содержат сведений о допусках и

материалах, и их приходится вводить вручную. Это лишь часть причин, задерживающих разработку полностью автоматизированных систем тех-нологической подготовки производства до настоящего времени. Для современных систем автоматизации технологической подготовки

производства характерен подход, при котором технические требования к детали кодируются вручную. Схема кодирования должна определять все геометрические элементы и

их параметры, в частности положение, размеры и допуски. Закодирован-ные данные сопровождаются информацией в текстовом формате. Помимо приведенных данных, система должна иметь сведения о форме заготовки. На втором этапе закодированные данные и текстовая информация пре-

образуются в подробный технологический план производства детали. На этом этапе определяется оптимальная последовательность операций и ус-ловия их выполнения. К условиям относятся используемые инструменты, схема крепления, измерительные приборы, зажимы, схемы подачи и ско-рости обработки.


Для построения столь подробного плана производства детали произ-вольной сложности требуется большая база данных и сложная логическая система. Поэтому автоматизированный подход ограничивается отдельны-ми классами деталей с относительно ограниченным набором элементов. Целью проводимой работы становится комплексная автоматизация тех-

нологического обеспечения точности сборочных узлов на основе синтеза процессов изготовления и сборки с использованием конструкторско-технологических классификаторов. В результате анализа проблемы и проводимых в работе исследований по

автоматизации технологического обеспечения, требуемой точности и каче-ства поверхностей деталей машин при сборке и изготовлении на основе метода синтеза технологических процессов будет разработана структурная схема, информационное и программное обеспечение автоматизированной системы, реализующей принципы проектирования технологических про-цессов для современных условий производства. Современное инновационное производство, широкое использование

наукоемких технологий в общем машиностроении, быстрая смена номенк-латуры выпускаемых изделий требуют совершенствования работы инже-нерных служб предприятий. Применение разрабатываемой автоматизиро-ванной системы позволит значительно сократить время освоения новой продукции за счет оптимизации работы инженера-проектировщика на на-чальных этапах технической подготовки производства, при технологиче-ском обеспечении необходимых показателей качества изготавливаемых деталей и сборки узлов.

УДК 621.371 ТЕПЛУХИН МАКСИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЩЕТИНИН НИКИТА НИКОЛАЕВИЧ ЧЕПЕЛЕВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ Воронежский институт ФСИН России

[email protected]

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОРОСТНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН

Теплухин М.А., Щетинин Н.Н., Чепелев М.Ю. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОРОСТНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН

Рассматривается возможность построения высокоскоростной беспро-водного канала передачи данных из герметичного защитного блока с по-мощью направленной системы, работающей в миллиметровом диапазоне волн.

В ряде отраслей производства на одном из этапов подготовки, производ-

ства или последующего контроля продукции, предполагается проведение исследований в герметичном блоке для того, чтобы избежать распростра-


нения находящихся там потенциально опасных химических соединений. При этом возможна ситуация, при которой требуется проведение постоян-ного контроля за происходящими в блоке процессами, например, визуаль-ного. В том случае, если исследуемый процесс развивается очень дина-мично, с большой скоростью, то для его визуального контроля может по-требоваться передача большого потока данных. Передача данных может осуществляться либо по беспроводному каналу, либо по витой паре или другому проводному носителю. Однако в первом варианте, во-первых, на-кладываются ограничения на скорость передачи, а во-вторых, использова-ние металлических стенок блока приводит к его экранизации, а соответст-венно, к невозможности в принципе использовать беспроводной канал свя-зи. Второй вариант организации обмена данными предполагает прокладку проводов или кабелей через стенки блока. Это требует, как минимум, на-личия или изготовления необходимых технологических отверстий, а также проведение постоянного контроля их герметичности в процессе эксплуа-тации. В качестве решения данной проблемы может быть предложен вариант

использования организации канала связи в миллиметровом диапазоне волн. Рассмотрим кратко особенности его использования. Миллиметровый диапазон занимает спектр частот от 30 до 300 ГГц. Он

находится между СВЧ (от 1 до 30 ГГц) и инфракрасным диапазоном, кото-рый иногда также называется областью крайне высоких частот. Длина волны, соответственно, находится в диапазоне от 1 до 10 мм. Когда-то эта часть спектра, по существу, не использовалась, просто потому, что элек-тронных компонентов, способных генерировать или принимать миллимет-ровые волны, было очень мало, а может быть, и не было вовсе. Но за последние годы миллиметровые волны стали доступны для ис-

пользования, им находят все больше новых областей применения [1]. Са-мое полезное заключается в том, что они «разгрузили» более низкие час-тотные диапазоны и реально расширили границы возможностей средств беспроводных коммуникаций. Миллиметровые волны также позволяют передавать цифровые данные с

более высокой скоростью. Сейчас скорость передачи по беспроводным ка-налам в СВЧ диапазоне и ниже ограничена 1 Гб/с. В миллиметровом диа-пазоне она может достигать 10 Гб/с и более. Однако данный диапазон имеет и ряд ограничений. Одним из основных

препятствий на пути к использованию миллиметровых волн является огра-ниченная дальность их распространения. Законы физики говорят, что чем короче длина волны, тем меньше дальность передачи при заданной мощ-ности. При разумных уровнях мощности во многих случаях это ограниче-ние не позволяет увеличивать расстояние более, чем до 10 м. Разработчики могут уменьшить эти потери за счет лучшей чувствительности приемника, высокой мощности передатчика и большего коэффициента усиления ан-


тенны. Кроме того, антенные решетки с высоким усилением могут повы-сить эффективную мощность излучения, значительно увеличив дальность связи. Миллиметровые волны поглощаются атмосферой, что также ограничи-

вает дальность их распространения. Дождь, туман и любая влага в воздухе очень сильно увеличивают затухание сигала, сокращая расстояние переда-чи. Поглощение радиоволн кислородом велико на частоте 60 ГГц. Погло-щающая способность воды максимальна при ряде других известных значе-ниях. В тоже время, есть целый ряд поддиапазонов, в которых поглощение является минимальным. Выбор такого рода частот позволяет также мини-мизировать потери. С другой стороны, небольшая дальность распространения может быть

преимуществом. Например, это снижает помехи от других близлежащих радиостанций. Способствуют уменьшению помех и антенны с большим усилением, характеризующиеся высокой направленностью. Такие антенны с узкой диаграммой направленности увеличивают мощность и дальность передачи. Кроме того, они обеспечивают защиту от перехвата сигналов. Еще одним преимуществом являются малые размеры оборудования, ра-

ботающего на миллиметровых волнах. Микросхемы всегда позволяли соз-давать миниатюрные устройства, а в миллиметровом диапазоне и сами ан-тенны можно уменьшить до размеров микросхемы. Обычный полуволно-вый вибратор, предназначенный для работы на частоте 900 МГц, имеет длину 15 см, но полуволновая антенна для частоты 60 ГГц, может иметь длину всего 2.5 мм в свободном пространстве, или даже меньше, если бу-дет изготовлена на диэлектрической подложке. На частоте 60 ГГц, благодаря небольшим размерам, для усиления сигна-

ла и увеличения дистанции передачи обычно используются направленные антенны. Типичная максимальная дальность связи составляет 10 м. Адап-тивное формирование диаграммы направленности позволяет отслеживать путь луча между передатчиком и приемником, чтобы избежать препятст-вий и максимально увеличить скорость, даже при изменении окружающих условий. Из других областей применения оборудования миллиметрового диапа-

зона можно отметить концентраторы беспроводных базовых станций, бес-проводные соединения «плата-плата» или «микросхема-микросхема». На частотах миллиметрового диапазона кабели, разъемы и даже короткие до-рожки печатной платы являются источниками ослабления сигнала. Орга-низация короткой (несколько дюймов или меньше) беспроводной связи решает эту проблему. Технологии миллиметровых волн позволяют организовать передачу

данных по беспроводному каналу, используя протоколы таких популярных видеоинтерфейсов, как HDMI 1.3 или DisplayPort1.2. Технология приме-нима также и к беспроводной версии PCI Express.


Технологии миллиметровых волн делают гигабитные скорости обычны-ми и сравнительно легко достижимыми, что позволяет говорить о передаче несжатого видео, как о реальности. Стандарт WirelessHD основан на 60-гигагерцовой технологии, разрабо-

танной компанией SiВЕАМ, приобретенной Silicon Image в 2011 году [2]. Исходная спецификация стала называться WirelessHD. Этот стандарт под-держивается и продвигается консорциумом WirelessHD, специальной группой, включающей в себя десятки компаний, выпускающих полупро-водниковую и потребительскую электронику. Последняя спецификация WirelessHD под номером 1.1 позволяет пере-

давать несжатое видео (и сопутствующее аудио) формата 1080р в 24-битном цвете при частоте обновления кадров 60 Гц. Также можно переда-вать сжатое видео во всех форматах ЕIА 861. Максимальная скорость пе-редачи данных превышает 3 Гб/с, но в особых условиях возможны скоро-сти от 10 до 28 Гб/с. При этом используется нелицензируемый диапазон частот от 57 до 64 ГГц, который доступен в США. Поддиапазоны также доступны в Японии и Южной Корее, а в скором будущем и в Евросоюзе. Функции формирования диаграммы направленности и слежения за лу-

чом адаптивной антенной решетки позволяют передавать сигналы вне пре-делов прямой видимости, чтобы исключить влияние препятствий и увели-чить дальность связи. Формирования луча с использованием фазированной антенной решетки обеспечивает очень высокий коэффициент усиления. При этом максимальное значение эффективной изотропно-излучаемой мощности (EIRP) может достигать 10 Вт, что дополнительно увеличивает расстояние передачи. Функция слежения за лучом позволяет передатчику и приемнику оставаться на одной линии при перемещении самого оборудо-вания или появлении и исчезновении препятствий.

WirelessHD определяет режим с высокой скоростью и режим с низкой скоростью передачи данных. Оба режима используют OFDM (мультип-лексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Для вы-сокоскоростного режима выделяется полоса 1.76 ГГц, находящаяся внутри одной из четырех неперекрывающихся полос шириной 2.16 ГГц в диапазо-не 57 ... 64 ГГц. Она включает в себя 512 поднесущих шириной 4.957 МГц, из которых 336 предназначены для данных. Таким образом, очевидно, что связь по беспроводному каналу милли-

метрового диапазона вполне в состоянии обеспечить высокоскоростную передачу данных на расстояние в несколько метров. Экранирующие же свойства корпуса герметичного блока могут быть снижены за счет выпол-нения одной из его стенок целиком или частично из непроводящего веще-ства, не содержащего кислород и водород. Расположение передающего уз-ла должно быть как можно ближе к этому месту. Использование рассматриваемого частотного диапазона также позволяет

дополнительно расширить функциональные возможности анализирующей


аппаратуры. Так радары миллиметрового диапазона в течение многих лет использовались в военной отрасли, однако в коммерческих или потреби-тельских устройствах эта технология не была широко распространена из-за своей дороговизны. Но сегодня для однокристальных радаров на основе кремниевогерманиевых биполярных транзисторов на гетеропереходах или технологии BiCMOS уже найдено множество новых областей применения [2]. Устройство радара при этом исключительно просто в использовании, поскольку разработчику не нужно устанавливать на плату радиочастотные согласующие элементы и заниматься расчетом высокочастотных соедине-ний. Одним из ключевых преимуществ радара миллиметрового диапазона яв-

ляется его высокое разрешение при обнаружении малых объектов и пере-мещений. При определении местоположения можно добиться миллимет-ровой точности. Список литературы 1. Лоу Френзел. Миллиметровые волны раздвинут границы будущих беспроводных

технологий. Часть 1 //Радиолоцман. –2013.–№ 24.–с.29-29. 2. Лоу Френзел. Миллиметровые волны раздвинут границы будущих беспроводных

технологий. Часть 2 //Радиолоцман. –2013.–№ 25.–с. 33-37.

УДК 004.9 УБАЙДУЛЛАЕВА ШАХНОЗ РАХИМДЖАНОВНА,

СОАТОВА ЗАРНИГОР, АМОНОВ БАХТИЁР

Республика Узбекистан, Бухарский инженерно- технологический институт [email protected]

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНО-

ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ НА БАЗЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ГРАФОВ

Убайдуллаева Ш.Р., Соатова З., Амонов Б. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ НА БАЗЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ГРАФОВ

В данной работе исследуются особенности топологического моделиро-вания нелинейных дискретных систем с постоянным запаздыванием на основе совокупного применения аппарата динамических графов и рас-смотрения систем с позиций динамичности структур и процессов. Рас-сматриваемый метод позволяет получить алгоритм расчёта процес-сов в системах данного класса, легко реализуемый на любом из современ-ных языков программирования высокого уровня.

Для системы с запаздыванием начальное состояние, однозначно опреде-

ляющее последующее ее движение, характеризуется начальной функцией (t), заданной на начальном множестве Е0[1]. Указанная особенность, на


первый взгляд, усложняет решение задачи исследования дискретных сис-тем с запаздыванием. Но, если принять во внимание, что в таких системах, начальная функция пропускается только в дискретные моменты времени nT (n=1,2,…), то решение задачи анализа динамики функционирования не-линейной дискретной системы с запаздыванием можно свести к решению аналогичной задачи для дискретной системы без запаздывания [2]. Рассмотрим один из наиболее характерных случаев: одномерная система

содержит частотно-импульсный модулятор, объект представлен в виде ди-намического звена l -го порядка с запаздыванием . В модуляторе форми-руется тактовая последовательность импульсов согласно модуляционной характеристике Tj=tj+1 – tj = [e(tj)], где

Tj – переменный период прерывания импульсного элемента, tj – момент появления j-го импульса на выходе модулятора, e(tj) – сигнал ошибки в j-м периоде прерывания, j=0,1,…. Выходной сигнал ЧИМ имеет вид последовательности импульсов по-

стоянной длительности u, модулированных по частоте и знаку:

1,0,,

*juj

ujjjj ttt

ttttesigntе

Примем во внимание, что формирующее звено в ЧИС выполняет задачу

фиксации сигнала е*j(t) на время, равное длительности частотно-модулированных импульсов u. Опишем физическую картину явлений, происходящих в системе. Час-

тотно-модулированная последовательность импульсов задерживается зве-ном запаздывания на время . При t управляющие сигналы на линейную часть системы не поступают, и система может быть представлена одинако-выми, сменяющими друг друга от такта к такту структурными состояния-ми, в каждом из которых она является линейной разомкнутой системой. При t> запаздывающие управляющие сигналы начинают воздействовать на линейную часть системы. Структура системы меняется. В произвольной последовательности сменяют друг друга несколько структурных состоя-ний. Но и здесь, в каждом из них, система представляет собой линейную разомкнутую систему. Допустим, что при t произошло (k-1) замыкание импульсного элемен-

та. Последовательность импульсов, выдаваемая модулятором в моменты t1, t2, …, tk , звеном запаздывания не пропускается. При t> следует учесть то, что в зависимости от величины запаздывания и переменного периода прерывания импульсного элемента, некоторый момент замыкания tq им-пульсного элемента может находиться: а) внутри зоны действия j-го импульса запаздывающей последователь-

ности импульсов, т.е. tj+ < tq tj + + u. В этом случае процессы снача-ла определяются сначала для момента времени tj + , затем для моментов tq , tj + + u.


б) вне зоны действия j-го импульса запаздывающей последовательности импульсов, т.е. внутри интервала, охватывающего паузу между j-м и j+1-м импульсами : tj+u+ < tq tj+1 + . В этом случае процессы сначала определяются для момента времени

tj+u+ , затем для момента tq и т.д. С учетом изложенного построена динамическая графовая модель систе-

мы и на ее основе получены рекуррентные соотношения, позволяющие по-лучить легко реализуемые алгоритмы для расчета процессов в системе.

t

j = 0,1, …, k-1

Tj = tj+1 – tj = [e(tj)], X(tj+u) = A (u) X(tj) (1) X(tj+1) = A (Tj) X(tj) (2)

… … … … … … … … X() = A ( - tk) X(tk) (3)

t > j = k, k+1, …, n.

Если tj-k + < tj+1 tj-k + + u, то

X(tj+1) = A(tj+1 - ) X() + B(tj+1 - ) sign e(t+j -k), (4)

X( + u) = A(u) X() + B(u) sign e(t+

j- k), (5)

X(tj-k+1+) = A(Tj -k) X() + B(Tj -k) sign e(t+j-k+1), (6)

где = + tj-k Если tj -k + + u < tj+1 < tj-k+1 + , то

X( + u) = A(u) X() + B(u) sign e(t+j -k), (7)

X(tj+1) = A(tj+1 - -u) X( + u), (8)

X(tj-k+1+) = A(Tj -k) X() + B(Tj -k) sign e(t+

j -k+1). (9)

Список литературы 1.Солодов А.В., Солодова Е.А. Системы с переменным запаздыванием. - М.:Наука,

1980. 2. Кадыров А.А. Топологический расчет систем автоматического управления. Учеб-

ное пособие. Ташкент: ТашПИ, 1979.


УДК 004 ЦЫБУЛЬКО ВИКТОРИЯ ВЛАДИМИРОВНА

Российская Федерация, город Шахты, Институт сферы обслуживания и предпринима-тельства (филиал) Донского государственного технического университета

[email protected]

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

Цыбулько В.В. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

В современном мире невозможно представить жизнь без информаци-онных технологий, несмотря на то, что в самом недалеком прошлом чело-век и понятия не имел о них. В нашу жизнь они вошли прочно, применяют-ся информационные технологии во всех сферах жизни человечества, вы-полняя особо значимую двойственную роль. На сегодняшний день вряд ли кто-либо сможет назвать сферу, где не используются хотя бы косвенно информационные технологии.

Понятие информации появилось очень давно, однако сама информация

как явление намного старше. Информация представляет собой один из важнейших ресурсов, а также одну из движущих сил развития человече-ского общества. Современный мир характеризуется такой тенденцией, как постоянное повышение роли информации В последнее столетие появилось много таких отраслей производства, ко-

торые почти на 100% состоят из одной информации, например, дизайн, создание программного обеспечения, сервис, реклама и другие. Соответ-ственно, жизнь современного общества немыслима без обмена информа-цией, который осуществляется с помощью средств современной информа-ционных систем и технологий. Они вторглись во все сферы деятельности и сейчас трудно найти сферу, в которой они не используются. Сегодня, в век информатизации и компьютеризации информация явля-

ется таким же ресурсом, как трудовые, материальные и энергетические. Информация – ценнейший ресурс наряду с такими традиционными ви-

дами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, про-цесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Информационные технологии – это процессы, использующие совокуп-

ность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Информаци-онная технология является процессом, состоящим из четко регламентиро-ванных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах [1]. Существует еще одно определение информационных технологий. Ин-

формационные технологии – это комплекс взаимосвязанных, научных,


технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффектив-ной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информа-ции; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложе-ния, а также связанные со всем этим социальные, экономические и куль-турные проблемы [2]. Основной целью информационной технологии является производство

информации для последующего её анализа, решений по выполнению ка-ких-либо действий, например, распространения и т.п. Информационная технология (ИТ) является предметом изучения информатики и представля-ет совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединяемых для сбора, обработки, хранения, рас-пространения или отображения информации с целью эффективного и ком-фортного использования информационных ресурсов, повышения надёжно-сти и оперативности выполнения информационных процессов. Информа-ционные технологии, как и большинство технологий, подразумевают ис-пользование программно-технических средств. Таким образом, можно ска-зать, что они являются инструментарием информационных технологий [2]. Используемые ныне словосочетания «новые информационные техноло-

гии» или «современные информационные технологии» подчёркивают их эволюционный характер. Информационные технологии широко используются в самых различных

сферах деятельности современного общества и, конечно, в первую оче-редь, – в информационной сфере. Они позволяют оптимизировать разно-образные информационные процессы, начиная от подготовки и издания печатной продукции и заканчивая информационным моделированием про-цессов развития природы и общества. На сегодняшний день вряд ли кто-либо сможет назвать сферу, где не ис-

пользуются хотя бы косвенно ИТ. Начиная от узкоспециализированных областей тяжелой промышленности и заканчивая такими вещами, как об-работка фотографий – везде информационные технологии прямо либо косвенно находят свое применение. Любые бухгалтерские операции на любом предприятии сегодня прово-

дятся с использованием компьютера. То, насколько эффективно работает городское самоуправление, во многом определяется теми техническими средствами и тем программным обеспечением, которыми оно располагает. Естественно, использование самых последних технологий и технических средств не решает полностью всех проблем, однако инновации могут зна-чительно упростить и ускорить работу служащих. Особенно это заметно на сложных участках аналитической деятельности, в процессах формирова-ния отчетов и справок. Особого внимания заслуживают технологии, используемые в сфере об-

разования, их значение сложно переоценить. Очень сложно найти школу, в


которой не было бы компьютерного класса. А Интернет предоставляет школьнику массу информации, получить которую можно за несколько ми-нут. Таким образом, информационные технологии могут значительно об-легчить процесс образования и обучения. Скорость передачи информации растет ежедневно, возрастают и техно-

логические мощности. С помощью технических средств люди с разных концов Земли могут общаться друг с другом, Интернет – это один из попу-лярнейших способов связи на сегодняшний день, главным образом потому, что он общедоступен. Таким образом, информационные технологии сего-дня позволяют людям практически мгновенно получить доступ к необхо-димой информации Нельзя не сказать о широком распространении беспроводной Wi-Fi сети

доступа к Интернету. Сейчас Wi-Fi стремительно превращается из высоко-технологичной новинки в тот предмет, без которого повседневная жизнь становится немыслима. Аналитики убеждены, что со временем Wi-Fi дос-тупом будет комплектоваться все, что движется, более того, речь заходит о совершенно новых типах устройств, которые будут созданы специально под возможности Wi-Fi [3]. Исходя из всего все вышесказанного, можно сделать вывод, что инфор-

мационные технологии на сегодняшний день являются неотъемлемой ча-стью жизнедеятельности любого человека. С помощью их использования можно:

1. Решать важные проблемы людей во всех сферах их деятельности; 2. Обеспечивать инструментарием, способным автоматизировать реше-

ние большого количества задач; 3. Решать проблему коммуникации; 4. Значительно экономить время; 5. Способствуют командной работе разработчиков и ученых и разнооб-

разной проектной деятельности. Список литературы: 1. Арсеньев Ю.Н. Курс лекций по дисциплине «Информационные системы и техно-

логии». [Электронный ресурс]. – URL: http://upload.studwork.org/ order/52611/Лекции.pdf/, свободный. – Загл. с экрана. – Язык русский.

2. Электронная библиотека>>Информационные технологии. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.e-biblio.ru/book/bib/01_informatika/infteh/book/docs/piece012.htm, сво-бодный. – Загл. с экрана. – Язык русский.

3. Значение информационных технологий. [Электронный ресурс]. – URL: http://pc.uz/publish/doc/text49648_znachenie_informacionnyh_tehnologiy/, свободный. – Загл. с экрана. – Язык русский.


УДК 004.9 ЯРОВАЯ ДАРЬЯ СЕРГЕЕВНА,

МАРТЫНЕНКО ЕВГЕНИЙ ОЛЕГОВИЧ Научный руководитель ЛИЧАРГИН ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ, к.т.н.

Россия, г. Красноярск, Сибирский федеральный университет [email protected]

УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОМОНИМОВ И

ЛСВ ДЛЯ ЭЛЕКРОННОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ Яровая Д.С., Мартыненко Е.О., Личаргин Д.В. УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ОМОНИМОВ И ЛСВ ДЛЯ ЭЛЕКРОННОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ

На сегодняшний день развитие информационных технологий позволяет разрабатывать компьютерные программы для решения большого круга за-дач в различных сферах деятельности человека. В этой статье, описывается модель распознавания слов на основе имеющихся таблиц. Цель данной работы состоит в описании принципа работы программы

позволяющей получить информацию о слове, а также способах примене-ния этой программы в обучении иностранному языку, как школьников, так и студентов. Задачи данной работы заключаются: 1. В описание существующих результатов в области исследования

значений слов; 2. В рассмотрении понятий, таких как омонимы и лексико-

семантические варианты с точки зрения построения на их основе модулей систем генерации и представления материалов электронного обучения. Основная идея работы состоит в построении модели распознавания слов

на основе имеющихся таблиц, а также возможности применения этой мо-дели в учебном процессе при обучении принципам перевода. Описываемая модель заключается в использовании таблиц семантиче-

ских шаблонов с учетом простейших алгоритмов, распознающих омонимы и ЛСВ в целях автоматического построения определенных типов учебных заданий на основе лексических баз данных [1-3]. Новизна работы состоит в анализе понятий омонимии и ЛСВ с точки

зрения создания и использования систем электронного обучения с учетом привлечения лингвистических баз данных на основе модели семантиче-ской классификации слов естественного языка [1]. Суть семантической классификации заключается в том, что каждому от-

дельному значению слова соответствует отдельный узел дерева классифи-кации, определяемый вектором семантических признаков, который описы-вает основное семантическое значение любого слова. Омонимы встречаются в английском языке часто, и это является доста-

точно актуальной проблемой, так как незнание омонимов приводит к не-верной интерпретации предложений и, следовательно, появлению ошибок в переводе.


Омонимия – это явление, которое характеризуется наличием в языке слов, имеющих несколько совершено разных значений, хотя их написание или произношение (возможно и то и другое) полностью совпадают. Примеры: Arm (оружие) – arm (рука); Сan (мочь) – can (консервная банка); Well (хорошо) – well (колодец). Самый эффективный способ изучения употребления омонимов – это

практика. Чтение и упражнения на выбор лексических соответствий, помо-гает формировать навык по различению таких слов и пониманию их воз-можного смысла. Такой объем практической работы имеет смысл выпол-нять на основе генерируемых в неограниченном количестве компьютерной программой учебных заданий. Таким образом, ЛСВ – одно из понятий, которое соответствует

словоформе рассматриваемого слова. Причем, значения этих понятий пересекаются в виде множеств семантических элементов, в отличие от омонимов, где разные значения случайно схожих по форме слов практически не пересекаются, или пересекаются на уровне отдаленных ассоциаций. Мы выяснили, что слово само по себе не имеет, как правило, одного конкретного значения. Слово получает каждое конкретное значение только под влиянием других слов, т е. в контексте. По выражению Шехтмана Н.А. «в тексте всегда есть знаки, функция которых состоит в том, чтобы указывать на элементы значения других знаков». Рассмотрим еще один шаблон, как пример подмножества векторизованной классификации для распознавания варианта значения, употребляемого в тексте. Алгоритм генерации учебных заданий на антонимы очень прост (см.

Рисунок 1): Либо пользователь вводит слово, либо слово выбирается случайным

образом, либо слово вводится из анализируемого текста, либо из числа слов, которые связаны с неправильными ответами обучающегося; Программа, после выполнения поиска в базе, должна выдать либо

варианты семантических помет, либо варианты написания на основе помет или перевода, либо варианты транскрипции на основе помет или перевода. (см. Таблицу 1); Программа ожидает ввода ответа по принципу множественного

выбора (Multiple Choice).


Рисунок 1. Блок-схема алгоритма

Таблица 1. Пример базы данных слов для генерации учебных заданий

Слово Транскрипция Перевод Семантические пометы

Can [k’æn] Мочь Действие Can [k’æn] Консервная

банка Объект

Well [wel] Хорошо Состояние Well [wel] Колодец Объект

Приведем примеры заданий, получаемых в результате генерации при

помощи разрабатываемой программы на основе лингвистических баз дан-ных (см. Таблицу 1).

Задание 1. Отметьте правильный перевод слова «arm» в значении «част тела». A) рука; B) стол;


C) оружие; D) муравей; Задание 2. Выберите правильный перевод слова «perfect» с транскрипцией «pef’ekt» A) совершенствовать; B) совершенный; Задание 3. Выберите правильный перевод слова «table» в значение «информация». A) стол; B) таблица. Выводы. В работе представлен алгоритм учебной модели для распозна-

вания омонимов и ЛСВ, также выполнен анализ омонимов и ЛСВ с точки зрения автоматической генерации учебных заданий на их основе. Подчер-кивается важность продолжения исследований по алгоритмизации процес-са распознавания позиции ЛСВ и омонимов в семантических шаблонах. Делается вывод о необходимость учета семантически структурируемого и распознанного контекста на уровне синтагм и структур фраз и повествова-ний для выделения конкретных контекстуальных значений. Список литературы 1. Личаргин Д.В. «Методы и средства порождения семантических конструкций ес-

тественно языкового интерфейса программных систем». Диссертация. Кандидат техни-ческих наук: 05.13.17. / Д.В. Личаргин. Защищена 05.07.2004, Утв. 10.12.2004; №137428. Красноярск, 2004, 154 стр.

2. Личаргин Д.В., Таранчук Е.А. Иерархическая структура учебного электронного курса и его вариабельность для обучения иностранному языку / Дистанционное и виртуальное обучение. 2011. №4.

3. Личаргин Д.В., Суманеева Я.А., Юрьева Е.В. Метод подстановочных таблиц и его применение в сфере обучения русскому языку для иностранцев // Вестник Сургутского государственного педагогического университета, 2012 – №6.


8. Технологии продуктов питания.

УДК 664.644

БАБЕНКО ВАЛЕРИЯ ОЛЕГОВНА, ГРИШИНА ЕЛЕНА СЕРГЕЕВНА

Россия, Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина [email protected]

ПРОИЗВОДСТВО ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С

ДОБАВЛЕНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ Бабенко В.О., Гришина Е.С. ПРОИЗВОДСТВО ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ

Представлен литературный обзор по производству хлеба и хлебобулоч-ных изделий с добавлением натуральных продуктов растительного проис-хождения, пути повышения пищевой ценности изделий, их влияния на ка-чество полуфабрикатов и готовых изделий.

Хлебобулочные изделия являются пищевым продуктом номер один, ос-

новой питания. Поэтому в последнее время все большее значение уделяют повышению пищевой и биологической ценности хлеба и хлебобулочных изделий. Пищевая ценность хлеба и хлебобулочных изделий связана с химиче-

ским составом веществ и компонентов, входящих в рецептурный состав, их усвояемостью и энергетической ценностью. Для повышения пищевой ценности хлеба возможны следующие пути:

использование цельносмолотого и пророщенного сырья; добавление вита-минов, минеральных веществ и аминокислот к муке высшего сорта, наибо-лее бедной этими веществами; внесение различных натуральных продук-тов растительного и животного происхождения, содержащих значительное количество витаминов, минеральных веществ и белков; добавление фер-ментных препаратов; селекция новых сортов злаков с высоким содержани-ем в зерне белков, витаминов или минеральных веществ [1]. Для повышения пищевой ценности и снижения энергетической ценно-

сти хлебобулочных изделий перспективно использовать побочные продук-ты переработки фруктов и овощей, пектины, фракции масличных семян (обезжиренная мука или шелуха), ржаные, ячменные отруби, муку куку-рузных зародышей, свекловичный жом, пектин тыквы, моркови, редьки, капусты, клетчатку из яблок, слив, цитрусовых и др. Новым перспективным направлением в создании продукции повышен-

ной пищевой ценности является заготовка и широкое использование фрук-тово-ягодного сырья из яблок, вишен, персиков и др. Для повышения биологической ценности изделий возможно применение

нетрадиционных видов сырья: овощей (моркови, кабачков, томатов, свек-лы, тыквы и др.), плодов и ягод дикорастущих растений (алычи, барбариса,


рябины, облепихи и др.), плодовых порошков, получаемых при производ-стве соков. Фруктовые и овощные порошки содержат 40-50% сахара, 7-15% пекти-

на, 2-4% азотистых веществ, органические кислоты, красящие вещества, витамины А, С, группы В, минеральные вещества [2]. На кафедре продуктов питания и пищевой биотехнологии ФГБОУ ВПО

ОмГАУ им. П.А. Столыпина проводится научно-исследовательская работа по производству булочных изделий с добавлением овощного пюре (мор-ковного и тыквенного). Пищевая ценность моркови обусловлена высокими вкусовыми достоин-

ствами, содержанием β-каротина, сахаров, пектиновых веществ. Содержа-ние каротина в корнеплодах может достигать 36 мг на 100 г сырого веще-ства. Кроме того, в корнеплодах моркови имеются и другие витамины, она обладает повышенной сахаристостью и является хорошим источником не-обходимых организму минеральных солей, содержащих кальций, калий, железо, фосфор и другие полезные минеральные элементы [3]. Тыква – это полезный диетический овощ, обладающий богатым арсена-

лом полезных свойств. В состав тыквы входят необходимые человеческо-му организму вещества: белки, жиры, углеводы, соли, ферменты, важные минеральные вещества и витамины. Тыква содержит достаточное количе-ство витаминов группы А, С, Е, РР, В, а так же D и F. Практически весь витаминный алфавит в одном плоде. Помимо этого в составе тыквы со-держится полезные минералы магния, железа, калия и кальция. Мякоть тыквы содержит большое количество природных белков и клетчатки [4, 5]. Овощные полуфабрикаты рекомендуется применять в производстве из-

делий из сортовой пшеничной муки. Такие добавки не только улучшают пищевую ценность, но и выполняют эстетическую функцию, придавая из-делиям характерный цвет, вкус, аромат [7]. Установлено, что добавление морковного и тыквенного пюре при выра-

ботке хлебобулочной продукции 10% к массе муки приводит к увеличе-нию вязкости теста на 17-37%, снижению его адгезии на 13,6-27,7%, улучшению податливости теста механической обработке. При добавлении морковно-тыквенного пюре в опару или тесто стимули-

руется размножение и бродильная активность дрожжей, интенсифициру-ются ферментативные процессы, ускоряется созревание теста. Это позво-ляет сократить длительность процесса приготовления теста. Данные овощные добавки улучшают удельный объем, пористость, фор-

моустойчивость хлеба. Это объясняется тем, что органические кислоты, сахара, полисахариды моркови и тыквы вступают в физико-химические взаимодействия с клейковиной и крахмалом муки, что приводит к измене-нию структурно-механических свойств теста [8]. Доказано, что при термической обработке моркови количество антиок-

сидантов в этом корнеплоде увеличивается на треть. Эти вещества способ-


ствуют выработке защитных сил организма от многих заболеваний, в том числе опухолей и дисбактериоза кишечника. Согласно многочисленным исследованиям ученых польза морковного

пюре заключается в способности повышать сопротивляемость организма человека к различного рода неблагоприятным факторам внешней среды. Это значит, при регулярном употреблении пюре из моркови у человека нормализуется состояние иммунной системы, поэтому неокрепший орга-низм вырабатывает устойчивый иммунитет [5]. Витаминно-минеральный состав тыквенного пюре делает продукт про-

сто незаменимым для детского, а так же здорового и сбалансированного питания. Пюре из тыквы считается не только полезным, но и легко усваи-ваемым продуктом, который не способен принести вред человеческому ор-ганизму. Помимо этого калорийность пюре из тыквы позволяет использо-вать продукт в меню для диетического питания [5, 6]. При смешивании морковного и тыквенного пюре полезные свойства

значительно увеличатся. Повысится и пищевая ценность продукта. Мор-ковное и тыквенное пюре являются самой настоящей кладовой натураль-ных и полезных веществ. Введение в рецептуру морковно-тыквенного пюре способствует получе-

нию продукции с наилучшими потребительскими показателями качества, повышенной пищевой ценности и с функциональными свойствами. Список литературы 1. Нилова, Л.П. Товароведение и экспертиза зерномучных товаров / Л.П. Нилова. –

Спб: ГИОРД, 2005. – 416 с. 2. Васюкова, А.Т. Современные технологии хлебопечения / А.Т Васюкова, В.Ф.

Пучкова. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2008. – 224 с. 3. Матвеева, Т.В. Физиологически функциональные пищевые ингредиенты для хле-

бобулочных и кондитерских изделий : монография / Т.В. Матвеева, С.Я. Корячкина. – Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2012. – 947 с.

4. Чернышева, В.В. Практикум по овощеводству : учеб. пособ. / В.В. Чернышова, Н.А. Колпаков. – М.: Формум, 2007. – 288 с.

5. FindFood.ru [Электронный ресурс] : Кулинарный портал + Социальная сеть о еде. - Режим доступа : http // findfood.ru.

6. Химический состав российских пищевых продуктов: справочник / под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. – М.: ДеЛи принт, 2002. – 236 с.

7. Темникова, О.Е. Обзор использования нетрадиционного сырья в хлебопечении / О.Е. Темникова, Н.А. Егорцев, А.В. Зимичев // Хлебопродукты. – 2012 – №4. – с. 54-55.

8. Дробот, В.И. Использование нетрадиционного сырья в хлебопекарной промыш-ленности / В.И. Дробот. – К.: Урожай, 1988. – 152 с.


УДК 642.5 БАУЫРЖАНОВА А.З., УТЕГЕНОВА А.О.,

КАМБАРОВА А.С., АТАМБАЕВА Ж.М., СЕРИКОВА А. Казахстан, Государственный университет имени Шакарима города Семей

[email protected]

ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

Бауыржанова А.З., Утегенова А.О., Камбарова А.С., Атамбаева Ж.М., Серикова А. ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

В данной статье приводиться пищевая отрасль Республики Казах-стан, а также экспорт малых и больших промышленных предприятии. Внедрение высокопроизводительного оборудования и современной техно-логии на строящихся кулинарных фабриках позволит внести комбиниро-вание по следующим направлениям последовательность технологических стадий обработка сырья, утилизация отходов производства, комплексное использование сырья.

Современное развитие углубление процессов индустриализации обще-

ственного питания страны обусловлено задачей повышения сельскохозяй-ственной эффективности. Разработаны критерии оценки индустриализации общественного питания страны, охватывающие всю цепочку переработки сельскохозяйственного сырья от его производства до потребления населе-ния в виде полуфабрикатов, полуфабрикатов высокой степени готовности и готовых кулинарных изделий. В настоящее время в республике выработка полуфабрикатов, кулинар-

ных, кондитерских и мучных изделий осуществляется более на 100 фабри-ках и комбинатах. Централизация производства полуфабрикатов и готовой продукции на

заготовочных предприятиях общественного питания позволяет сконцен-трировать и рационально использовать высоко - производительное обору-дование, продовольственные ресурсы, сократить их потери при переработ-ке и транспортировке. Мировой рынок пищевых продуктов стремительно растет более чем на 6

% в год, при этом уверенные темпы роста наблюдаются во всех его сег-ментах (например, масла и жиры – 7,2 %, молочная продукция – 6,5 %, хлебобулочные изделия – 5,2 %). Рынок довольно сильно раздроблен. Од-нако высокую концентрацию можно отметить на региональных рынках, а также в тех товарных категориях, где преобладают международные брен-ды (например, хлопья для завтрака, супы, кондитерские изделия). Данная отрасль в Казахстане обладает аналогичным потенциалом развития (сред-негодовой темп роста ожидается на уровне 7,5 %). Пищевая промышленность Казахстана представлена многочисленными

подотраслями, которые выпускают более 800 наименований пищевых про-дуктов и связаны с переработкой растительного и животноводческого сы-


рья. К основным подотраслям относятся: мясная (11 % от общего объема производства продуктов питания), молочная (16,4 %), плодоовощная (11 %), мукомольная (20,3 %), масложировая (6,8 %). В пищевой отрасли на производство продуктов питания приходится 76,7 %, напитков – 17 %. Казахстанская пищевая промышленность сегодня представлена 2830

действующими предприятиями малого, среднего и крупного бизнеса, где наибольшая доля приходится на малый бизнес – свыше 2040 предприятий. Динамика численности занятых в пищевой промышленности за 2000–2009 годы характеризуется снижением с 76,1 тыс. человек в 2000 году до 64,5 тыс. человек в 2009 году (на 15,2 %), соответственно и сокращением доли занятых в отрасли с 10,7 % в 2000 году до 10,0 % в 2009 году. Но этот по-казатель за последние годы имеет положительную тенденцию. За 2011 год в производстве пищевых продуктов было занято свыше 69,1 тысяч человек или около 10,4 % всех занятых в промышленности. Проводится работа по изысканию дополнительных резервов по увеличе-

нию мощностей за счет реконструкции действующих переспециализации нерентабельных предприятий. Осознание наличия и важности проблемы формирования конкуренто-

способности на всех уровнях экономики нашло отражение в ежегодных посланиях Президента Н. Назарбаева к народу Казахстана и было обозна-чено в «Стратегии индустриально-инновационного развития до 2015 г.». Главные направления, указанные в этих программных документах, выдви-гают серьезные задачи перед предприятиями по повышению конкуренто-способности. Совершенствование отечественной экономики, повышение ее конкурентоспособности путем активного использования инновацион-ных подходов и наукоемких производств определяют пути последователь-ной реализации стратегии, учитывающие качественные и количественные изменения в экономике, нацеливают предприятия на высокий уровень эко-номического развития. В экспорте продукции пищевой промышленности наибольшая доля при-

ходится на экспорт муки (71 % по итогам 2012 года). Данный товар экс-портируется в Узбекистан, Таджикистан, Кыргызстан, Туркмению, Афга-нистан, Монголию и другие. Это усиливает положение Казахстана, входя-щего в десятку крупнейших мировых экспортеров зерна и муки. Кроме то-го, значительная доля приходится на экспорт круп, рыбы и рыбных про-дуктов, а также сахара, в относительно небольших объемах – на долю ма-сел растительных, шоколада и кондитерских изделий, мяса и птицы, ово-щей и молочных продуктов. Превышение импорта над экспортом в процентах к объему потребления

составляет: мясу и мясопродуктам – 11,4 %, яйцу – 38,6 %, молоку и мо-лочным продуктам – 7,9 %, маслу растительному – 121,8 %, что свидетель-ствует о неконкурентоспособности отечественной продукции.


Низкая конкурентоспособность пищевой промышленности ведет к росту импорта с высокой степенью переработки. Конкурентоспособность отечественных предприятий на внешних рын-

ках зависит, прежде всего, от их качества и соответствия их продукции вы-соким мировым стандартам, экологическим и санитарным требованиям. Важную роль также здесь играют потребительские предпочтения. Ценовая конкурентоспособность таких товаров на внешних рынках играет вторич-ную роль. Казахстанские потребительские товары европейского уровня ка-чества, но с низкой ценой не могут конкурировать на рынках развитых стран из-за действия антидемпинговых ограничений. В настоящее время необходимо, прежде всего, повысить их конкурентоспособность на внут-реннем рынке. На основе проведенного анализа, продукция, по которым наблюдается улучшение качества, как правило, дороже импортных, в пер-вую очередь, российских и украинских. Основная проблема для достиже-ния конкурентоспособности по таким товарам – снижение цен, что крайне важно в условиях меняющегося платежеспособного спроса населения. Внедрение высокопроизводительного оборудования и современной тех-

нологии на строящихся кулинарных фабриках позволит внести комбини-рование по следующим направлениям последовательность технологиче-ских стадий обработка сырья, утилизация отходов производства, ком-плексное использование сырья. Увеличение финансовых затрат окупится за счет преимуществ, которыми обладает крупное производство: возрастет эффективность труда, увеличатся объемы производства, качество продук-ции, сократятся потери сырья, рационально будут использоваться отходы производства. Отечественная пищевая промышленность, обладая хорошим опытом по

производству доброкачественной продукции, изготовленной из натураль-ного сырья, имеет хорошие шансы для выхода в перспективе со своей про-дукцией на внешние рынки, таким образом, увеличивая свой вклад в раз-витие экономики Казахстана. Список литературы 1. Асенова Б.К., Туменова Г.Т., Нурымхан Г.Н. - Учебное пособие по дисциплине

«Специальные технологии перерабатывающих производств», 2012. 2. Дадабаева Д.М. Повышение конкурентоспособности промышленных предпри-

ятий Республики Казахстан: автореф. дис. канд.экон.наук. – Алматы, 2009. – с. 8–9. 3. Пищевая промышленность Казахстана: от плана к рынку. Институт политических

решений. 22.06.2012. 4. Секторальный анализ промышленности Казахстана на предмет конкурентоспо-

собности. АО «Казахстанское контрактное агентство». – Астана, 2011. 5. Муканова А. Основные тенденции инновационного (научно-технического) разви-

тия Казахстана // Транзитная экономика. – №5–6, 2006 г., с. 12 6. http://www.stat.kz


УДК 66 10167 ЗАКИРОВА ДИЛАРА РАМИЛЕВНА,

БАРЫШНИКОВА НАДЕЖДА ИВАНОВНА Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,

г. Магнитогорск, Челябинская обл., Российская федерация [email protected], [email protected]

ШКОЛЬНОЕ ПИТАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Закирова Д.Р., Барышникова Н.И. ШКОЛЬНОЕ ПИТАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Организация питания учащихся общеобразовательных учреждений яв-ляется задачей большой социальной значимости. Одной из серьезных про-блем как сельских, так и городских образовательных учреждений являет-ся проблема организации школьного питания. Дети – это будущее стра-ны, наиболее перспективная часть населения, известно, что жизнеспо-собность нации определяется здоровьем детей. Статистика роста числа различных заболеваний показывает, что 4 из 5 самых распространенных заболеваний напрямую связаны с неправильной организацией школьного питания. Пища должна быть полезной, сбалансированной и отвечать требованиям по норме пищевой и энергетической ценности.

Организация питания учащихся общеобразовательных учреждений яв-

ляется задачей большой социальной значимости. Постоянный приоритет государственной политики в организации школьного питания должен стать основой оптимального баланса координации участия в этом процессе всех заинтересованных сторон. Одной из серьезных проблем как сельских, так и городских образовательных учреждений является проблема органи-зации школьного питания. Дети – это будущее страны, наиболее перспективная часть населения,

известно, что жизнеспособность нации определяется здоровьем детей. Ус-тановлено, что одной из причин возникновения различных «школьных» болезней (задержка роста, анемия, кариес, болезни желудочно-кишечного тракта) более чем у 30% от общей численности детей являет-ся неудовлетворительное качество питания. В связи с тем, что значитель-ную часть времени ребенок проводит в школе, школьное питание должно отвечать всем необходимым требованиям рационального питания. Зачастую дети в общеобразовательных учреждениях отказываются, есть

полезную пищу, т.к. за последнее время под давлением рекламы массовое представление о правильном питании изменилось в худшую сторону. Из-менить эту ситуацию на сегодняшний день очень трудно, ввиду изменив-шихся стереотипов о рациональном питании. Если школьные завтраки, обеды и полдники полноценны, сбалансирова-

ны и полезны, то в значительной мере компенсируют неправильное пита-ние детей в домашних условиях. В школе правильное питание организо-вать проще в том смысле, что можно исключить продукты, вредные для


здоровья школьника. В школе не разрешается подавать острые, жареные и жирные блюда, запрещены продукты, содержащие химические красители и консерванты. По данным Роспотребнадзора статистика за 2012-2014 год показывает, что горячим питанием, охвачено более 90% учащихся, боль-шая часть из которых потребляет буфетную продукцию. Это только одна из существующих проблем в школьном питании, однако, есть еще ряд ха-рактерных проблем, которые также отрицательно влияют на организацию правильного питания в школах общеобразовательных учреждений[2]. Одной из острых проблем в школьном питании на сегодняшний день яв-

ляется стоимость питания. В соответствии с новыми федеральными стан-дартами увеличивается время пребывания ученика в школе. Следователь-но, сегодня уже актуально говорить не только о полноценных завтраках, а еще о дополнительных полноценных обедах и полдниках. Стоимость та-кого полноценного сбалансированного питания школьника должна состав-лять по данным управления Роспотребнадзора минимум 91 руб. в день максимум 110-150 руб. (завтрак - 37 руб., обед – 40 руб. и полдник – 14 руб.). Тут встает вопрос, как накормить учащегося на 40 руб. и при этом обеспечить сбалансированность суточного рациона школьника. Также сле-дует учитывать, что необходимо обеспечить горячим питанием и детей из малообеспеченных семей, где родители не могут выделить даже мини-мальную сумму на питание ребенка. По результатам проведенного в сен-тябре 2013 года Общественной палатой мониторинга, 26,8 % школьников питаются только на дотации из муниципальных бюджетов, а категория де-тей из многодетных малообеспеченных семей питаются за счет дотаций из республиканского бюджета (на 2014 г. – 31,74 руб. в день, на 2015-2016 г. – 33,14 руб. в день). Четверть школьников, родители которых не могут вносить родительский взнос на питание и они не относятся к категории многодетных малообеспеченных семей, могут рассчитывать только на до-тации из муниципального бюджета. Таким образом, чтобы урегулировать данную ситуацию необходимо разработать ряд мероприятий, связанных с финансированием школьного питания[4]. Второй проблемой в обеспечении учащихся питанием, является тот

факт, как низкий профессиональный уровень работников столовых т.к. не решен вопрос подготовки и повышения квалификации кадров, работаю-щих в школьном питании, более 70% поваров в школах – это работники пенсионного возраста. Говоря о слабой профессиональной подготовке по-варов, участники Роспотребнадзора констатировали, что низкая заработная плата не позволяет привлекать к этой работе хороших специалистов. Так-же остается нерешенным вопрос о качестве продуктов, поставляемых в школьные столовые. Санитарные врачи обращают внимание руководите-лей образовательных учреждений на то, чтобы в школах проводилась тща-тельная, отлаженная работа по процессу приемки поступающего сырья. Качество поступающего сырья должно соответствовать требованиям со-


проводительных документов (ветеринарные свидетельства, декларация и сертификатов о соответствии, удостоверения качества продукции и др.). Данная процедура позволит сократить риск кишечно-инфекционных от-равлений в школах, и заметно улучшить вопрос о качестве приготавливае-мых блюд в школьных столовых. Одним из серьезных проблем, существующих, в школьном питании

также является, несоответствие организации общественного питания обра-зовательных учреждений санитарно-эпидемиологических требований, от-носящихся к их размещению, объемно-планировочным и конструктивным решениям; требования к оборудованию, инвентарю, посуде и таре; требо-вания к санитарному состоянию и содержанию помещений и мытью посу-ды. В связи с устаревшей материально-технической базой и износом тех-нологического оборудования школьных пищеблоков отмечаются наруше-ния санитарно-гигиенических требований при приготовлении пищи. Не-достаточное оснащение школьных столовых оборудованием также приво-дит к нарушению технологического процесса приготовления блюд и кули-нарных изделий [1]. Среди основных недостатков в организации школьного питания также

выделяют отсутствие технологической документации, а именно технико-технологических карт, в которых указан технологический процесс приго-товления блюд, предусмотрена норма закладки сырья, нормируемый вы-ход порции блюд, органолептические показатели качества готовой про-дукции. Отсутствие данной документации также ведет к ухудшению каче-ства выпускаемой продукции. Для выполнения данных требований необ-ходимо привлекать специалистов в области общественного питания. Для качественного изменения системы питания в школе необходимо

разрушать сложившиеся в обществе негативные стереотипы и привычки в питании обучающихся и их семей, организовывать масштабную кампанию по формированию навыков рационального питания и здорового образа жизни. Совершенствование системы организации школьного питания по-требует внедрения альтернативных существующей систем организации школьного питания, с одной стороны, и обеспечение соответствия рациона школьного питания детей установленным нормам и стандартам, с другой. Решение поставленной задачи позволит повысить качество и сбалансиро-ванность питания, организацию системы горячих обедов и завтраков детей общеобразовательных учреждений. Список литературы 1. Закирова, Д.Р. Барышникова, Н.И. Анализ оснащения технологическим оборудо-

ванием столовых общеобразовательных школ согласно СанПиН 2.4.5.2409-08/ Д.Р. За-кирова Н.И. Барышникова // Актуальные проблемы развития общественного питания и пищевой промышленности: Материалы международной научно-практической конфе-ренции профессорско-преподавательского состава и аспирантов. – Белгород: Белгород-ский университет кооперации, экономики и права, 2014. – с.46-50.


2. Барышникова, Н.И. Закирова, Д.Р. Разработка рекомендаций по школьному пита-нию/ Н.И. Барышникова Д.Р. Закирова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: Материалы 72-й международной научно-технической конфе-ренции. – Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный техниче-ский университет им. Г.И.Носова», 2014. – с.223-225.

3. Закирова, Д.Р. Барышникова, Н.И. Анализ санитарного состояния помещений сто-ловых общеобразовательных школ согласно СанПиН 2.4.5.2409-08/ Д.Р. Закирова Н.И. Барышникова // Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: Достиже-ния, проблемы, перспективы: Материалы VIII Международной научно-практической конференции. – Пенза: Приволжский Дом знаний, 2014. – с.30-32.

4. Проблемы школьного питания [Электронный ресурс] / Адрес в сети интернет // http: problema-shkolnogo-pitaniya.

УДК 664.68

ЛЕВАШОВ РАМИЛЬ РАИСОВИЧ АГЗАМОВА ЛИЛИЯ ИЛЬГИСОВНА

МИНГАЛЕЕВА ЗАМИРА ШАМИЛОВНА Россия, Казанский национальный исследовательский технологический университет

[email protected]

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯАНТИОКСИДАНТА В КАЧЕСТВЕ

РЕЦЕПТУРНОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ

Левашов Р.Р., Агзамова Л.И., Мингалеева З.Ш. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯАНТИОКСИДАНТА В КАЧЕСТВЕ РЕЦЕПТУРНОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ

В работе показано, применение антиоксиданта в составе рецептуры при производстве мучного кондитерского изделия во фритюре. Установ-лено, уменьшение количества общих липидов, повышение доли фосфолипи-дов в обжаренных полуфабрикатах и экономия расхода фритюра.

Обеспечение здоровья населения и продовольственная безопасность яв-

ляются важными национальными проектами, как для Российской Федера-ции, так и для Республики Татарстан. Стратегия развития пищевой и пере-рабатывающей промышленности РФ предусматривает обеспечение устой-чивого снабжения населения высококачественной продукцией массового потребления в объемах и ассортименте, необходимых для формирования правильного, всесторонне сбалансированного рациона питания на уровне физиологически рекомендуемых норм потребления. Все это свидетельст-вует о необходимости внедрения наукоемких подходов и инновационных решений, направленных на оптимизацию питания населения, расширение обогащенной продукции питания, отвечающих современным требованиям качества и безопасности. Наиболее эффективным и доступным путем улучшения обеспечения на-

селения витаминами, минеральными веществами, микроэлементами явля-ется дополнительное обогащение продукции повседневного спроса, в том


числе мучной кондитерской продукции. Поэтому разработка рецептур и технологий такой продукции является в настоящее время актуальной зада-чей. Создание продуктов, обладающих не только хорошими сенсорными

свойствами, гарантированными показателями качества и безопасности, но и способных выполнять определенные профилактические и диетические функции, с каждым годом становится все более актуальным. На сегодняшний день ассортимент мучных кондитерских изделий, вы-

рабатываемых фритюрным способом, весьма разнообразен. Среди них по-пулярно национальное мучное кондитерское изделие «Чак-Чак», являю-щееся оригинальным угощением татарской кухни. Мучное кондитерское изделие «Чак-Чак» представляет собой тестовой

полуфабрикат, приготовленный из муки, соли, сахара и яиц, обжаренный во фритюре и облитый медово-сахарным сиропом [1]. Цель настоящей работы состояла в исследовании влияния антиоксиданта

в составе рецептуры изделия «Чак-Чак» на показатели степени окисленно-сти рапсового масла, используемого в качестве фритюра, и на состояние липидной компоненты обжаренных тестовых полуфабрикатов. Нормирование и контроль физико-химических показателей фритюра -

один из гарантов качества готового продукта. Именно эти показатели ха-рактеризуют окислительные процессы, происходящие в маслах [2]. В работе показано, применение антиоксиданта в качестве рецептурного

компонента при приготовлении мучного кондитерского изделия, внесение которого позволяет снизить удельный расход фритюра, а также количество первичных и вторичных продуктов термического окисления. Необходимо отметить, что при этом наблюдается увеличение времени использования фритюра на 1,5 ч в сравнении с традиционной технологией. Кроме того, антиоксидант в оптимальной концентрации способствует

уменьшению количества общих липидов с одновременным повышением доли фосфолипидов в обжаренных полуфабрикатах. Выявлено, что внесе-ние антиоксиданта в рецептуру национальной мучной кондитерской про-дукции способствовало уменьшению количества общих липидов в обжа-ренном полуфабрикате на протяжении всего времени использования фри-тюра (4 часа) на 27% и повышению доли фосфолипидов на 20% в составе общих липидов по сравнению с продукцией, не содержащей антиоксидант, что является весьма актуальным в связи решением проблемы снижения энергетической ценности высококалорийных продуктов, к которым отно-сятся мучные кондитерские изделия. Список литературы 1. ТУ 9139–014–00352785–97. Национальные кондитерские изделия «Чак-Чак». Тех-

нололгическая инструкция по приготовлению национального кондитерского изделия «Чак-Чак» – Казань: ОАО «Татхлеб», 1997. 10 с.

2. Максимец В.П., Федак Н.В., Кравченко Э.Ф. Изменение масла при нагреве // Из-вестия вузов. Пищевая технология. 1993. № 1-2. С. 52-54


УДК 664.664.9 ПАЙМУЛИНА АНАСТАСИЯ ВАЛЕРИЯНОВНА,

БАРЫШНИКОВА НАДЕЖДА ИВАНОВНА Россия, Челябинская область, г. Магнитогорск,

Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова [email protected], [email protected]

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СДОБНЫХ БУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕВИОЗИДА

Паймулина А.В., Барышникова Н.И. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СДОБНЫХ БУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕВИОЗИДА

Разработка новых сдобных булочных изделий с функциональными ин-гредиентами растительного происхождения является перспективным и актуальным направлением в пищевой промышленности. В статье рас-смотрен натуральный подсластитель – стевия; произведён расчет опти-мального количества используемого подсластителя; приведены органо-лептические показатели опытных образцов булочек дорожных со стевио-зидом и булочек дорожных, приготовленных по традиционной литерату-ре.

В соответствии с целями государственной политики в области здорового

питания населения одним из приоритетных направлений является развитие производства пищевых продуктов, обогащённых незаменимыми компо-нентами, продуктов функционального назначения и диетических (лечеб-ных и профилактических) пищевых продуктов [1]. В последние годы население развитых стран, в том числе России, стра-

дает нарушением углеводного обмена, который в организме человека яв-ляется фактором риска развития сахарного диабета, сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний, атеросклероза и ожирения. Для больных са-харным диабетом, алиментарно-обменными формами ожирения подсла-стители наряду с заменителями сахара – единственная альтернатива иметь в своём пищевом рационе сладкие продукты. Однако, используемые в на-стоящее время синтетические заменители сахара: сорбит, аспартам, кси-лит, сахарин, сукралоза, ацесульфат калия и др., накапливаясь в организме способны привести к необратимым последствиям. Наиболее предпочти-тельным направлением в производстве сдобных булочных изделий являет-ся применение безопасных для человека натуральных подсластителей. На основании анализа литературных источников в качестве натурально-

го низкокалорийного подсластителя выбрали стевиозид, который извлека-ют из листьев растения стевии (Stevia rebaudiana Bertoni), принадлежащей к семейству сложноцветных[2]. Основные достоинства стевии - сладкий вкус, она в 300 раз слаще сахара, за счет содержащихся в листьях комплек-са сладких дитерпеновых гликозидов (фруктоза в 1,8 раз слаще сахара), низкая энергетическая ценность [3], безвредность при длительном упот-реблении и многое другое. Кроме того, она способствует нормализации


концентрации глюкозы в крови и восстановлению нарушенного процесса обмена веществ [4]. Для придания сладкого вкуса и снижения калорийности использовали

раствор стевии взамен сахара, предусмотренного рецептурой булочек до-рожных. Растворы стевии готовили из порошка стевиозида (0,02 %, 0,06 %, 0,10 %; 0,14 %; 0,20 % от массы муки), который заливали расчетным коли-чеством воды с температурой 98 ºС и настаивали в течение 15 минут. По-сле настаивания раствор фильтровали, охлаждали и применяли с темпера-турой 35 ºС. В качестве контрольного образца использовали булочки до-рожные, приготовленные по традиционной рецептуре (в соответствии с рецептурой булочек дорожных, взятой из Сборника рецептур мучных кон-дитерских и булочных изделий для предприятий общественного питания [5]).

Таблица 1. Органолептические показатели булочек дорожных с различной концентрацией стевиозида и булочек дорожных, приготовленных по тра-

диционной рецептуре

Показатель

Образцы булочек дорожных с раз-личной концентрацией стевиозида,

% от массы муки

Образец булочек до-рожных, приготов-ленных по традици-онной рецептуре 0,02 0,06 0,10 0,14 0,20

1 2 3 4 5 6 7

Форма овальная, не расплывчатая, без при-тисков

овальная, не рас-плывчатая, без при-

тисков

Поверхность с 3-4 неглубокими надрезами, отде-лана крошкой

с 3-4 неглубокими надрезами, отделана

крошкой

Состояние мякиша

пропеченный, не влажный на ощупь, эластичный, с хорошо развитой рав-номерной пористостью, без пустот и

уплотнений

пропеченный, не влажный на ощупь, эластичный, с хоро-шо развитой равно-мерной пористостью, без пустот и уплот-

нений Цвет светло-коричневый светло-коричневый Запах сдобный сдобный

Вкус несладкий сладкий

очень слад-кий с послев-кусием горе-

чи

сладкий


Для органолептического анализа исследуемых образцов был использо-ван балловый метод с пятибалльной шкалой оценки при использовании ко-эффициента весомости для отдельных показателей качества, включающий основные органолептические показатели. Он позволяет установить уровни частичного и общего качества.

Рисунок 1 - Профилограммы органолептических показателей опытных

образцов булочек дорожных со стевиозидом и с сахарозой Органолептические показатели образцов булочек дорожных с различ-

ной концентрацией стевиозида и булочек дорожных, приготовленных по


традиционной рецептуре (согласно ГОСТ 5667-65 «Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органолептических показателей и массы изделий») представлены в табли-це 1. Профилограммы органолептических показателей опытных образцов булочек со стевиозидом и сахарозой представлены на рисунке 1. Из приведённых профилей видно, что наиболее высокими органолепти-

ческими показателями обладает опытный образец с добавлением стевиози-да в количестве 0,14 % от массы муки. Введение стевиозида в меньшем ко-личестве, чем 0,10 % от массы муки не проявляет желательные вкусовые качества, а концентрация большая, чем 0,20 % от массы муки отрицатель-но отражается на его органолептических свойствах, придаёт булочкам из-быточную сладость с привкусом горечи. Это связано с присутствием в со-ставе стевии тритерпенового сапонина-ликуразида, который содержит горьковатый лакричный привкус. При понижении содержания стевиозида в тесте происходили структур-

но-механические изменения, и выпеченные изделия становились более крошливыми. Скорее всего, это связано с уменьшением концентрации ду-бильных веществ в растворе стевиозида, способствующих затягиванию бу-лочных изделий. На основании проведенных исследований можно утверждать, что при-

менение стевиозида в качестве природного низкокалорийного сахарозаме-нителя является целесообразным для приготовления сдобных булочных изделий. Список литературы 1. Барышникова Н.И., Паймулина А.В. Исследование рынка функциональных кон-

дитерских изделий в городе Магнитогорск // Новое в технологии и технике функцио-нальных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: Материалы III Международной научно-технической конференции. – Воронеж:

2. Паймулина А.В., Барышникова Н.И. Функциональное питание – элемент здоровья человека // Устойчивое развитие территорий: теория и практика: Материалы VI Все-российской научно-практической конференции (16-17 мая 2014г.), г. Сибай. – Сибай: Издательство ГУП РБ «СГТ», 2014. С. 242-244.

3. Подпоринова Г.К. Изучение химического состава стевии / Г.К. Подпоринова, Н.Д. Верзилина, К.К. Полянский // Пищевая промышленностьсть, 2005 – № 7. – С. 68.

4. Барышникова Н.И., Паймулина А.В. Пути обогащения мучных кондитерских из-делий стевией // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: Материалы 71 межрегиональной научно-технической конференции. - МГТУ,2013. Том 1. С. 261-263.

5. Сборник рецептур мучных кондитерских и булочных изделий для предприятий общественного питания. - СПб.: Издательство «Профессия», 2008. - 299 с.


УДК 66-9 ПЕТРАЧКОВА СВЕТЛАНА ВАЛЕРЬЕВНА,

ПЕЧУЛЯК АННА СЕРГЕЕВНА, НОВИКОВА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

Россия, г. Смоленск, филиал «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске [email protected]

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СУШКЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ Петрачкова С.В., Печуляк А. С., Новикова М.А. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СУШКЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В данной статье рассматриваются современные подходы к сушке хле-бобулочных изделий с целью получения сухарей. Выявлен наиболее рацио-нальный способ сушки.

В настоящее время достаточно актуальной является проблема увеличе-

ния сроков хранения пищевых продуктов. Для многих из них решением может быть один из способов консервирования, а именно – сушка. Кроме использования метода сушки как способа продления сроков хранения про-дуктов, в некоторых отраслях её применяют для получения готовой про-дукции (специи, панировочные смеси, сухари). Процесс сушки основан на ограничении роста и развития микроорга-

низмов при минимальном содержании влаги в сухих продуктах. Под суш-кой понимается процесс термического удаления из твёрдых или жидких материалов содержащейся в них влаги за счёт её испарения. По источнику подвода теплоты различают искусственные и естественные виды сушки. На сегодняшний день наиболее распространёнными являются искусст-

венные виды сушки: конвективная, сушка в электрическом поле высоких и сверхвысоких частот, сушка инфракрасными лучами. Рассмотрим методы сушки, используемые для получения сухарей. При

конвективном способе агент сушки (нагретый воздух, перегретый пар) вы-полняет функцию теплоносителя и влагопоглотителя [1]. Достоинства ме-тода: простота, возможность регулирования температуры высушиваемого продукта, надёжность в эксплуатации. Недостатки способа: градиент тем-пературы направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодер-жания, что препятствует удалению влаги из материала; относительно низ-кий коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к поверхности про-дукта вследствие того, что он сушится в неподвижном слое, омываясь агентом сушки и отдавая ему влагу. Интенсификацию этого типа сушки можно связать с увеличением тепломассообмена между сушильным аген-том и высушиваемым материалом путём увеличения скорости и темпера-туры сушильного агента или уменьшения размера частиц продукта. Способ сушки токами высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты ос-

нован на отличии диэлектрических свойств воды и сухих веществ продук-тов, поэтому влажный материал нагревается быстрее, чем сухой. В процес-


се сушки температура внутри продукта выше, чем снаружи. Возникающий градиент температуры и градиент влагосодержания способствует переме-щению влаги изнутри к поверхности, в результате чего процесс сушки происходит интенсивнее. Преимущества метода: возможность регулирова-ния и поддержания необходимого уровня температуры продукта и более интенсивный процесс обезвоживания, что улучшает качество высушивае-мых продуктов. Тем не менее широкое распространение этого способа сушки сдерживается малой изученностью последствий употребления в пищу продуктов, высушенных в поле СВЧ. Сушка инфракрасными лучами (ИК лучами) (радиационный способ) от-

личается высокой скоростью процесса. Для интенсификации сушки необ-ходимо, чтобы ИК лучи проникали в продукт как можно глубже [2]. Это зависит как от пропускной способности материала, таки от длины ИК волн. Чем они меньше, тем больше проникающая способность ИК лучей. Основной недостаток метода – несовпадение градиента температуры с

градиентом влагосодержания, что оказывает тормозящее действие на пе-ренос влаги при сушке этим способом. Это происходит, так как при ИК сушке возникают перепады температур, под воздействием которых влага перемещается по направлению теплового потока, то есть внутрь частиц продукта. Тем не менее, этот способ является экономичным и обеспечива-ет равномерное высушивание продукта [3]. Каждый из приведённых методов сушки пищевых продуктов имеет свои

достоинства и недостатки. Выбор способа определяется, прежде всего, технологическими свойствами материала, подвергающегося сушке и теп-лоэнергетическими процессами всего процесса в целом. Наиболее рацио-нальным способом для получения сухарей из хлебобулочных изделий яв-ляется сушка инфракрасными лучами, т.к. установки для её осуществления имеют простую конструкцию, обеспечивают высокое качество готового продукта, экологическую безопасность, а также экономичность с матери-альной точки зрения. Список литературы 1. Лыков А.В. Теория сушки. – М.: Энергия, 1968. – 472 с. 2. Гончаров М.В., Куликова М.Г. Разработка критериев оценки эффективности рабо-

ты источников излучения в ИК установках. – Энергетика, информатика, инновации-2012 – ЭИИ-2012 [текст]: сб. трудов Международной научно-технической конферен-ции. Т.1. Смоленск: филиал МЭИ в г. Смоленске, 2012. – 402 с. С. 260-264.

3. Плаксин Ю.М., Филатов В.В., Доронин А.Ф., Куликова М.Г., Гончаров М.В. Ос-новы теории инфракрасного нагрева. Научный труд. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2007. -168 с.


УДК 664(076) РАХИМОВА МАДИНА ЖАНЫБЕКОВНА,

БАЙТУКЕНОВА ШОЛПАН БАЙДИЛЬДАЕВНА, БАУЫРЖАНОВА АЙГУЛЬ ЗАМАНБЕКОВНА

Казахстан, Государственный универсиет имени Шакарима города Семей [email protected]

ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ И ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

Рахимова М.Ж., Байтукенова Ш.Б., Бауыржанова А.З. ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ И ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

На сегодняшний день проблема натуральной пищи и пищи с искусствен-ными добавками, а также выбор наиболее удобной альтернативы стала крайне популярной и острой. В данной статье приводится возможное вредное действие на здоровое питание, на примере продуктов которые по технологии приготовления подвергаются тепловой обработке и содер-жат большое количество консервантов.

Согласно действующим государственным документам РК, каждая пи-

щевая добавка перед тем, как ее начнут применять в пищевой промышлен-ности, должна пройти обязательную процедуру государственной регистра-ции в соответствующих органах, во время которой подтверждается ее со-ответствие международным требованиям по безопасности для потребите-лей. Сегодня промышленно производимые продукты в большинстве своем содержат пищевые добавки, и в нашей стране ведется постоянный кон-троль за тем, чтобы они использовались в соответствии с нормами по их применению. Ежегодно специальный комитет рассматривает всю инфор-мацию по пищевым добавкам, полученную учеными за год. Если данные говорят, что какая-то из привычных нам добавок может быть хоть сколько-нибудь вредна человеку, она сразу же переносится в список запрещенных. Не стоит забывать, что мы живем в индустриальный век, и современное

пищевое производство не может существовать без консервантов, разрых-лителей и улучшителей вкуса. Чтобы и дальше сохранять современный ритм, нам жизненно необходимы продукты, не требующие длительной го-товки. Важно понимать, что без применения определенных пищевых доба-вок мы не сможем получить необходимые нам продукты. Кроме того, су-ществуют разные категории покупателей. Кому-то по карману вареная колбаса со множеством искусственно замененных естественных вкусов, а кто-то может позволить себе колбасу с натурального сырья. Очевидно, что во втором продукте мяса существенно больше, а добавок значительно меньше, за чет чего второе будет стоит минимум в два раза больше, то есть существование пищевых добавок с искусственными наполнителями с точ-ки зрения экономической политики очень удобна. На основе предварительного ознакомления с литературой и другими ис-

точниками мной была выбрана тема диссертации. В рамках сбора, анализа и обобщение теоретического материала диссертационной работы был соб-


ран некоторый материал о пищевых добавках с искусственными наполни-телями, о их общей классификации, о целых их использовании. Возьмем к примеру чипсы и сухарики, а так же их сомнительная польза

для здоровья. Казалось бы, что может быть в них такого уж вредного, су-харики делаются из хлеба, а чипсы из обычного картофеля, в обоих случа-ях, и хлеб и картофель обжариваются в масле до невероятно хрустящего состояния, что их делает такими вредными - это огромное количество рас-тительного масла, в котором они обжариваются, и можно думать, что одно и то же масло используется многократно, что делает их еще вреднее. При такой термической обработке сухарики и чипсы наполняются канцероге-нами, которые образуются в кипящем масле, а все полезные вещества и витамины в свою очередь просто элементарно распадаются и улетучива-ются. Помимо избыточной обжарки, вред чипсов и сухариков заключается еще в том факте, что их изрядно сдабривают всевозможными вкусовыми и ароматическими добавками. Любой вкус: сыр, бекон, холодец, сметана и лук, лосось, чеснок и другие, подобные ароматизаторы, являются ничем иным как химической пищей на основе заменителей «идентичных нату-ральным». В придачу, усилитель вкуса, (глутамат натрия) который стал невероятно популярен среди производителей пищи за последние 20 лет, поскольку даёт возможность производить «вкусную» пищу с изрядной экономией финансовых средств. К тому же, такая пища, вызывает своего рода зависимость, поскольку наш мозг склонен запоминать яркие вкусы и положительные эмоции с ними связанные, без поправки на полезность то-го или иного продукта, а значит и периодически к ним возвращаться, по-этому вред чипсов, а так же сухариков сводится еще и к тому, что благода-ря хорошо подобранным с помощью химии вкусам, их хочется есть снова и снова, а значит, и вред будет продолжать увеличиваться. Лишний вес, вплоть до ожирения и диабета, очень частая проблема у людей злоупот-ребляющих такого рода продуктами, конечно если употреблять чипсы или сухарики изредка, то особого вреда для организма не будет, но системати-ческое их поедание при лёгком голоде, или замещение ими нормальных приёмов пищи, можно назвать настоящим преступлением против своего организма, потому что это ничто иное, как прямой путь к нарушенному обмену веществ и заболеваниям желудочно-кишечного тракта. Если привести другой пример, консерванты в пиве, которые, как извест-

но, используют для увеличения сроков хранения пива. Технология приго-товления пива такова, что полученный в результате брожения пивной на-питок, именуемый «живое пиво», должен быть реализован в течение мак-симум 3-х дней, и то при условии хранения в прохладном месте. Чтобы увеличить сроки хранения, на пивзаводах пиво тщательно очищают, фильтруют, убивая живые пивные дрожжи. Такое пиво может храниться в прохладном месте около месяца. А также, стабилизаторы добавляют в пи-во для того, чтобы избежать появления осадка в хмельном напитке при его


длительном хранении. Для того, чтобы пиво не стало мутным, на разных стадиях его приготовления используют специальные вещества — осадите-ли. Они способствуют выпадению зловредных соединений в осадок. Более существенными добавками являются консерванты. Притом, как

правило, к сожалению, речь идет не об абсолютно безвредном низине Е234, а о бензоате, аскорбиновой кислоте, диоксиде серы и т.д. и еще надо заметить, что пиво тоже подвергается тепловой обработке – пастеризации. Однако простая пастеризация обеспечит сохранность пива не более чем на полгода. И чтоб продлить этот срок, производители и прибегают к услугам консервантов. Тип и концентрация консерванта зависят от законодательст-ва страны, в которой пиво производят, но даже в разрешенных дозировках эти добавки негативно влияют на вкус. И хорошо если только на вкус. В наши дни проблема правильного питания наиболее актуальна, и все

вышесказанные продукты питания стали неотъемлемой частью нашего ра-циона. Было время когда люди не знали ничего о важности и необходимо-сти витаминов которые содержатся в натуральной пище, и по этой причине например моряки дальнего плавания часто болели и даже умирали от не-понятных болезней, а на самом деле от простого авитаминоза или приоб-ретая консервные продукты содержащих множества консервантов в про-цессе переработки употребляли еще более вредные вещества. Вот и сейчас мы можем не знать о последствиях, которые могут возникнуть при дли-тельном использовании пищевых добавок или при переработке продуктов с искусственными наполнителями. И то, что сегодня считается совершенно безвредным, завтра, после новых научных открытий, имеет шанс оказаться под запретом. Как это произошло с искусственными заменителями сахара – сорбитом (Е420), аспартамом (Е951) и сахарином (Е954), широко исполь-зуемые в производстве газированных безалкогольных напитков. Сначала они считались важным элементом здорового питания и хорошей альтерна-тивой сахару. Но последние исследования предполагают, что эти вещества могут быть канцерогенами. Также запретили употреблять – Красный 2G (Red 2G, E128). Он использовался для придания розового цвета сосискам и колбасным изделиям. Исследователи выявили, что он может привести к заболеванию раком. На сегодняшний день проблема натуральной пищи и пищи с искусст-

венными добавками стала актуальной. В связи с этим в рамках теоретиче-ского материала диссертационной темы ведется поисковая работа о изме-нениях физико-химических показателей пищевых добавок с искусствен-ными наполнителями до и после тепловой обработки. Список литературы 1. Асенова Б.К., Туменова Г.Т., Нурымхан Г.Н. - Учебное пособие по дисциплине

«Специальные технологии перерабатывающих производств», 2012. 2. Орещенко А. В. Берестень А. Ф. О пищевых добавках и продуктах питания // Пи-

щевая промышленность. — 1996. — № 6. — С. 4.


3. Нечаев А. П., Смирнов Е. В. Пищевые ароматизаторы // Пищевые ингредиенты (сырье и добавки). — 2000. - № 2. - С. 8.

4. Статья: «Вредные пищевые добавки Е» 5. Интернет сайт «www.prodobavki.com» - все про добавки

УДК 664.66 САДРИЕВА АНАСТАСИЯ АНАТОЛЬЕВНА

АГЗАМОВА ЛИЛИЯ ИЛЬГИСОВНА МИНГАЛЕЕВА ЗАМИРА ШАМИЛОВНА

БОРИСОВА СВЕТЛАНА ВЛАДИМИРОВНА РЕШЕТНИК ОЛЬГА АЛЕКСЕЕВНА

Казанский национальный исследовательский технологический университет [email protected]

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛЮТЕНА НА КАЧЕСТВО ХЛЕБА

Садриева А.А., Агзамова Л., Мингалеева З.Ш., Борисова С.В., Решетник О.А. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛЮТЕНА НА КАЧЕСТВО ХЛЕБА

В работе изучено влияние глютена как рецептурного компонента хлеба на свойства пшеничной муки, показатели качества тестовых полуфабри-катов и готовой продукции. На основе проведенных исследований опреде-лена оптимальная концентрация сухой пшеничной клейковины, которая составила 2,0 % к массе муки. Применение глютена в технологии хлебной продукции позволяет интенсифицировать технологический процесс, улуч-шить показатели качества, увеличить срок хранения готовых изделий, а также придать им свойства лечебно-профилактических и диетических хлебопродуктов.

Как известно, хлебобулочные изделия относятся к продуктам первой не-

обходимости и входят в состав «продуктовой корзины», пользуясь при этом спросом у населения. Химический состав хлеба перегружен легкоус-вояемыми углеводами, в дефицитном количестве в нем содержатся важ-нейшие белки, макро- и микроэлементы, витамины и пищевые волокна. Одним из путей повышения пищевой и биологической ценности хлебо-

булочных изделий, а также совершенствования технологического процесса является использование продуктов глубокой переработки зерна пшеницы, как высокотехнологичного сырья [1]. В современных рыночных отношениях конкурентоспособность хлебной

продукции определяется, прежде всего, ее качеством, которое напрямую зависит от свойств основного сырья – хлебопекарной муки. Как известно, технологические свойства муки находятся в прямой зависимости от клей-ковинообразующих белков, формирующих основные свойства тестовых полуфабрикатов. В настоящее время во всем мире все большей популярностью при про-

изводстве хлебобулочных изделий пользуется сухая пшеничная клейкови-


на, применение которой обусловлено необходимостью корректировки хле-бопекарных свойств пшеничной муки, и, как следствие, улучшения показа-телей качества готовой продукции [2]. Таким образом, цель настоящей работы состояла в изучении влияния су-

хой пшеничной клейковины (глютена) как рецептурного компонента хлеба на свойства пшеничной муки, показатели качества тестовых полуфабрика-тов и готовой продукции. В работе определена оптимальная концентрация добавки сухой пшенич-

ной клейковины. Показано, что при концентрации глютена 2,0 % к массе муки достигается увеличение содержания клейковины в тесте до 14,0 %. Кроме того, глютен способствует укреплению клейковины, делая ее более сильной. Установлено также, что сухая пшеничная клейковина в оптимальной

концентрации ускоряет процесс брожения тестовых полуфабрикатов на 30 минут по сравнению с традиционной технологией хлебной продукции. В работе показано, что в образцах хлеба, содержащих глютен, происхо-

дит увеличение удельного объема и улучшение формоустойчивости в среднем на 20-30 %. Кроме того, применение глютена в концентрации 2,0 % к массе муки

способствует снижению значения показателя упека на 12 % и усушки на 10 % в процессе хранения готовых изделий по сравнению с образцом, выпе-ченным по традиционной технологии. Таким образом, применение сухой пшеничной клейковины в оптималь-

ной концентрации позволяет получить ряд преимуществ: возможность корректировки хлебопекарных свойств пшеничной муки, интенсифицируя при этом технологический процесс, улучшить реологические свойства тес-товых полуфабрикатов, и, как следствие, структуру пористости и удельный объем готовой продукции, а также увеличить срок хранения хлебобулоч-ных изделий с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной биологической ценностью. Список литературы 1. Матвеева И. В. Микроингредиенты и качество хлеба // Пищевые ингредиенты.

Сырье и добавки. 2000. № 1. С. 28 – 31. 2. Дубцова Г.Н., В.В. Колпакова, Нечаев А.П. Использование белковых продуктов из

пшеницы в пищевых производствах: обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИ хлебопро-дуктов, 1992. 39 с.


УДК 519.6, 539.4 1 ЮСУПОВ ЮСУФБАЙ САИДЖОНОВИЧ,

2 ХУЖАКУЛОВ ШЕРЗОД АМАНКУЛОВИЧ, 3 ХУДАЯРОВ ШЕХРОЗ ШАВКАТОВИЧ,

1 Узбекистан, г. Ташкент, Ташкентский университет информационных технологий 2,3 Узбекистан, г. Самарканд, Самаркандский филиал Ташкентского университета ин-

формационных технологий 1 [email protected], 2 [email protected], 3 [email protected]

ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДВУХМЕРНОЙ СВЯЗАННОЙ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ОСНОВАННОЙ НА

ДЕФОРМАЦИОННОЙ ТЕОРИИ Юсупов Ю.С., Хужакулов Ш.А., Худаяров Ш.Ш. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДВУХМЕРНОЙ СВЯЗАННОЙ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ОСНОВАННОЙ НА ДЕФОРМАЦИОННОЙ ТЕОРИИ

Сформулирована связанная термодинамическая пластическая краевая задача на основе деформационной теорию Ильюшина. Дискретные урав-нения построены конечно-разностным методом. Построены два типа двумерных разностных уравнений, в виде явных и неявных схем. В случае явной схемы, численное решение задачи основывается на рекуррентное соотношение. А в случае неявной схемы, метод решения задача приводит-ся к последовательному применению метода прогонки по соответствую-щим направлениям оси координат. Заметим, что в случае неявной схемы в отличие явной схемы сходимость схемы, не налагается условия на длину шагов сетки по координатным осям. Сравнения численных результатов, полученные двумя методами, показывают, что они достаточно близки.

Математическая модель связанной краевой задачи термопластичности

состоит из уравнений движения и теплопроводности [1]. В статье построе-ны модельные уравнения для изотропных термопластических материалов. Используя предложенную теорию пластичности, мы сформулируем тер-мопластическую краевую задачу, которая состоит из уравнений гипербо-лического и параболического типа. В двумерном случае связанная задача состоит из уравнений движения и теплопроводности зависящих от пере-мещения и температурных параметров с соответствующими начальными и краевыми условиями. Дискретные уравнения построены конечным мето-дом различия. В процессе дискретизации все производные и функции за-меняются соответствующими конечно разностными аппроксимациями по явной и неявной схемы [4], для решения которых применяются методы по-следовательных приближений и прогонки [2]. Сравнения полученных ре-зультатов показывают, что они хорошо совпадают.

Формулировка связанной динамической краевой задачи термопла-стичности, используя деформационную теорию пластичности

Рассмотрим обобщённую связанную динамическую краевую задачу термо–упруго–пластичности, которая состоит из уравнений движения


, ,ij j i iX u (1)

соотношения между деформациями и напряжениями для изотропных упругопластических материалов

iju

uijij eK

)3(

(2) уравнение притока тепла для изотропных материалов

0 , 0 0,ii ijT c T T (3)

соотношения Коши

, ,1 ,2ij i j j iu v

(4) с начальными

0,i it t

u

0

,i it tu

0,j jt t

v

0,j jt t

v

00 ,

t tT T

(5) и краевыми условиями

1

0 ,i iu u

1

0 ,i iv v

10 ,T T

2

0 ,ij j in S

(6) где c теплоемкость при постоянной температуре, коэффициент

теплового расширения, 0 коэффициент теплового потока. Уравнения(1)-(6) в двумерном случае приобретают вид

211 12

1 2

221 22

2 2

uXx y t

vXx y t

(7)

*

11 11 22 11 0

*

22 11 22 22 0

*

12 12

( ) 2 2( ')(1 ) ( ),

( ) 2 2( ')(1 ) ( ),

2 2( ')(1 );

u

u

u

u

u

u

T T

T T

(8)

где 2 2 2

1 1 2 2 1 21 1 ( 2 )2 2u i j i je e e e e

11 22 22 11

11 22 12 122 2, , ;

3 3e e e

(9)

11 22 121, , ( );2

u v v ux y x y


Учитывая этих имеем уравнение движения в перемещениях 2 2 2 2

2 2 2

2 2 2 2

2 2 2

1 1( 2 ) ( ) 2( ') ( ( ) ( ))

1 1( 2 ) ( ) 2( ') ( ( ) ( ))

uu u

uu u

u u v T ux yx y x y x t

v v u T vx yx y x y y t

(10)

и уравнение притока тепла для изотропных материалов 2 2 2 2

0 02 2( ) ( ) 0,T T T u vc Tx y t x t y t

(11)

с соответствующими начальными и краевыми условиями вида:

10,

tu

10

,t

ut

00,

xu u

0 ,

xu u

(12)

20,

tv

20

,t

vt

00,

xv v

0,

xv v

(13) 00;

tT T

10

,x

T T 2;

xT T

(14)

где 3 2 ; 1 12( ') ( ( ) ( ));k

ij uu ux y

0, , , , ,c извест-

ные величины, длина стержня, 1 1 2 2 0 1 2, , , , , ,T T T заданные величи-ны.

Построение явных и неявных конечно разностных уравнений

Построив в 0 , 0t x l два семейства параллельных прямых ;ix ih ( 0, ) , ; ( 0,1,2,...),ki n t k k заменяя производные в уравнениях (10)–(11) разностными отношениями, получим

1, , , , 1, , 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,21 1 2

, 1, , , , 1, 1, , 1 1, , 1 , , 1 , , , , 12 22 1

2( 2 ) ( )

42 2

,2

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j kkij

u u u v v v vh hh

u u u T T u u uh h

(14) 1, , , , 1, , , 1, , , , 1, , , 1 , , 1

0 2 21 2

1, , 1, , 1, , 2 1, , 2 , 1, , 1, , 1, 2 , 1, 20

1 2

2 2( )

2

( ) 04 4

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k

T T T T T T T TC

h hu u u u v v v v

Th h

(15)

Решая разностные уравнения (14) - (15) относительно , ,i j ku , , ,i j kv и , ,i j kT соответственно получим


21, , , , 1, , , 1, , , , 1, 1, , 1 1, , 1

, , 1 2 21 2 1

1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,, , , , 1

1 2

2 2(( 2 )

2

( ) ) 24

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j ki j k

i j k i j k i j k i j kkij i j k i j k

u u u u u u T Tu

h h hv v v v

u uhh

(16) 1, , 1, , 1, , 2 1, , 2 , 1, , 1, , 1, 2 , 1, 2

, , 1 01 2

1, , , , 1, , , 1, , , , 1,0 , , 12 2

1 2

2 ( ( )4 4

2 2( ))

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j ki j k

i j k i j k i j k i j k i j k i j ki j k

u u u u v v v vT T

C h hT T T T T T

Th h

(17) Разностное уравнение (10) можно привести к виду

1, 1 1 1 1ij i j k ij ijk ij i j k ija u b u c u f (18) где

21

2ija

h

,

2 21

( 2 )2ijbh

, 2

1

2ijc

h

1, , 1 1, , 1 , 1, , , , 1,2

1 2

1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 12

1 2

22

2( )

4

i j k i j k i j k i j k i j kkij ij

i j k i j k i j k i j k ijk ijk

T T u u uf

h h

v v v v u uh h

Аналогичным образом можно привести разностное уравнение (11) к ви-

ду

1 1 1 1 1ij i j k ij ijk ij i j k ija T b T c T f (19) где

02

1ija

h

,

02

1

22ijCb

h

,

02

1ijc

h

1, , 1, , 1, , 2 1, , 2 , 1, , , , 1,0 0 2

1 2

, 1, , 1, , 1, 2 , 1, 20 , , 1

2

24

4 2

i j k i j k i j k i j k i j k i j k i j kij

i j k i j k i j k i j ki j k

u u u u T T Tf T

h hv v v v CT T

h

Значения перемещений , , 1i j ku , , , 1i j kv и температуры , , 1i j kT начиная со вто-

рого слоя, мы находим по итерационным формулам (16)-(17), а значения этих функций на первом слое мы находим методом [3]. Совместное реше-ние уравнений термоупругости с уравнениями теплопроводности позво-ляют более адекватно описать процесс термо – упругого состояния под действием механических и тепловых воздействий.

Тестовая задача В качестве примера решалась связанная задача термо – упруго – пла-

стичности(1-6), при ниже указанных начальных и граничных условиях:


0, v sin( ) sin( ),i it

u y x 0

, 0,t

u vt t

0/ 190,

x xT

0/ 1

90,y y

T

0

90;t

T

при следующих константах 1.5, 0 1, 0.05, 0.8, ' 0.3, 1, 3.5,Ce 0.1,h 0.01, 1;

Рис. 1.a) Перемещения u(x,y,t)

(метод неявный) Рис.1.b)Перемещения u(x,y,t)

(метод сеток)

Рис. 2.a)ТемператураT(x,y,t)

(метод неявный). Рис. 2.b)ТемператураT(x,y,t)

(метод сеток).

Рис. 3.a)Зона пластичность uE

(x,y,t) (мет.неяв.). Рис. 3.b)Зона пластичность uE

(x,y,t) (метод сеток).


Список литературы 1. Новацкий В. Теория упругости. Москва, Изд. Мир, 1975. 2. Ильюшин А.А. Пластичность, Часть 1: Теория малых упруго-пластических де-

формаций. Москва, ГИТТЛ,1948. 3. Халджигитов А., Каландаров А., Юсупов Ю.С., Сагдуллаева Д. Numerical model-

ing of the 1D thermoplastic coupled problem for isotropic materials. Вестник ТУИТ. Том 1/2. 2013.

4. Самарский A.А, Николаев E.А. Методы решения сеточных уравнений - М.: Нау-ка, 1978. – 592 стр.


9. Строительство. Градостроительство и архитектура.

УДК 658:005:5 АБАКУМОВ РОМАН ГРИГОРЬЕВИЧ

ПРОСЯНИК ОЛЕГ СЕРГЕЕВИЧ Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

г. Белгород, Россия [email protected]

ИННОВАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМ ВАРИАНТОМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ

Абакумов Р.Г., Просяник О.С. ИННОВАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМ ВАРИАНТОМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ В статье приводятся инновационные основы управления оптимальным

вариантом воспроизводства городской территории. Приводится группи-ровка показателей, характеризующих оптимальность варианта воспроиз-водства городской территории, рассматриваются способы экономиче-ского обоснования вариантов.

Управленческие решения, связанные с определением оптимального ва-

рианта воспроизводства городской территории, бывают различного харак-тера в зависимости от факторов (социальных, экономических и др.), лежа-щих в основе их разработки [3]. По нашему мнению, при работке методи-ческих основ определения оптимального варианта воспроизводства город-ской территории необходимо учитывать следующие показатели, сгруппи-рованные по определяющим факторам (табл.1).

Таблица 1. Группы показателей, характеризующих оптимальность вариан-

та воспроизводства городской территории Социальные: Экономические:

Инженерно-технические

Экологические Затраты на новое строительство и ре-конструкцию со-

храняемой застрой-ки

Затраты на снос существующей за-

стройки

Обеспечение объекта-ми коммунально-бытового назначения; Создание (модерниза-ция) дорожной сети; Застройка территории; Благоустройство тер-ритории и др. Наличие социальной инфраструктуры

Требования инсоля-ции; Показатели зашум-ленности террито-рии; Показатели загазо-ванности террито-рии; Ветровой режим и др.

Затраты на строи-тельные материалы; Затраты на строи-тельство новых зда-ний и сооружений; Затраты на модерни-зацию транспортной инфраструктуры;

Затраты на выселе-ние жильцов из сно-симых зданий; Затраты на проклад-ку временных ин-женерных систем; Затраты на сносзданий и сооруже-ний и др.


Данная группа показателей может, является основой методики оценки оптимальность варианта воспроизводства городской территории. Необхо-димо определение весовых характеристики показателей, что позволит сформировать единый коэффициент оптимальности. Весовые характери-стики, по нашему мнению, следует определять выбран на основе метода детерминированного факторного анализа, что позволит определить доми-нантные показатели оптимальность варианта воспроизводства городской территории. Метод предполагает сравнение всех показателей и мер их от-клонений от исходных значений по каждому показателю, характеризую-щих в совокупности выбранный объект анализа. Предлагается представить систему показателей в графически в виде некоторого расстояния относи-тельно заданного начала координат. Началом координат будут наимень-шие по величинам показатели рассматриваемых управленческих решений, т.е. показатели, характеризующие существующее состояние рассматривае-мой территории. В результате получения значений рассматриваемой системы показате-

лей, их величины возможно интегрировать в функциональный вид и про-извести расчет векторов отклонений вариантов показателей от наименьшей величины, либо первоначального состояния. По величине общего вектора для каждого проектного решения будет сделано решение о степени его оптимальности управленческого решения [5]. Для проверки правильности результатов нами предлагается проводить

проверку путем использования метода анализа иерархий). Согласно теории метода анализа иерархии необходимо определить при-

оритеты критериев и произвести оценку каждой из альтернатив по вы-бранным показателям, определив наиболее важные из них. После построе-ния иерархии и составления таблиц парных сравнений следует этап, на ко-тором иерархическая декомпозиция и относительные величины весовых характеристик рассматриваемых показателей объединяются для получения осмысленного решения многокритериальной задачи принятия управленче-ского решения. Применение метода анализа иерархий для проверки позво-лит отобразить систему матричных значений являющимися векторами приоритетов. В результате сравнению величины векторов приоритетов будет провере-

на обоснованность принятого решение о выборе наиболее оптимального варианта воспроизводства сложившейся застройки города. Экономическая группа показателей приведенных в таблице, возможно,

использовать для оценки экономического эффекта от реализации ком-плексного воспроизводства городской территории (сокращение продолжи-тельности строительства, повышение роли равномерности ввода объектов в эксплуатацию, ликвидация повторных работ на строительных площад-ках, повышение качества строительно-монтажных работ, сокращение объ-емов незавершенного строительства, более рациональное использование


территории застройки, лучшее использование проектных мощностей ин-женерного оборудования жилых районов и микрорайонов и подводящих городских коммуникаций). Проведенные исследования показали, что при управлении оптимальным

вариантом воспроизводства городской территории необходимо основы-ваться на программно-целевом подходе. Данный подход позволит в значи-тельной степени исправить недостатки воспроизводства городской терри-тории, обеспечить комплексность застройки, сократить продолжитель-ность воспроизводственных циклов [6]. Программно-целевой подход заключается: в разработке целевых про-

грамм воспроизводства городской территории, увязанных по ресурсам, ис-полнителям и срокам выполнения; разработке требуемой организационно-технологической документации; в создании генподрядного строительного предприятия как главного исполнителя программы воспроизводства. Предложенные инновационные основы управления оптимальным вари-

антом воспроизводства городской территории позволят оптимизировать управленческие решения и заложить основу развития инновационного го-родского пространства. Список литературы 1. Абакумов Р.Г. Сущностные аспекты цикла воспроизводства основных средств ор-

ганизации// Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. -№ 4. – С. 116-117.

2. Абакумов Р.Г. Теоретические основы воспроизводства основных средств органи-зации// Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. - № 3. – С. 81-83.

3. Абакумов Р.Г. Методика экономического обоснования выбора критерия эффек-тивности управления воспроизводством основных средств организации// Вестник Бел-городского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2013. - № 4. - С. 111-115.

4. Абакумов Р.Г. Методический инструментарий экономического обоснования вы-бора метода воспроизводства основных средств организации// Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2012. - № 4. – С. 126-130.

5. Абакумов Р.Г., Скогорева О.С. Технология реконструкции зданий и сооружений при управлении их воспроизводством // Молодые ученые – основа будущего машино-строения и строительства: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции (29-30 мая 2014 года)/ редкол.: Гречухин А.Г. (отв. ред.); Юго-Зап. гос. ун-т, Курск, 2014. – С. 10-14.

6. Абакумов Р.Г. Математическое моделирование процессов воспроизводства основ-ных средств организации //Инновации, качество и серис в технике и технологиях: Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции (4-5 июня 2014 года) / ред-кол.: Горохов А.А. (отв. Ред.); В 3-х томах, Том 3., Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2014. – С. 10-13.

7. Абакумов Р.Г., Тонких К.В. Необходимость и задачи управления экономической эффективностью развития объектов недвижимости социально-культурного назначения на муниципальном уровне // Вестник Белгородского университета кооперации, эконо-


мики и права. Международный научно-теоретический журнал. - № 1(49). - 2014. – С. 316-320.

8. Авилова И.П., Рыкова М.А., Хай Д.З. Модификация показателей экономической эффективности инвестиционно-строительного проекта с использованием профилей риска неполучения доходов проекта// Вестник белгородского государственного техно-логического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. - № 4. –С. 133-137.

УДК 691 БАЗЫЛЕВА ВИКТОРИЯ СЕРГЕЕВНА

АКСЕНОВА ОЛЬГА ИВАНОВНА Филиал «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

в г. Смоленске, Россия [email protected]

ЗАВИСИМОСТЬ ВИДА ФУНДАМЕНТА ОТ ТЕХНИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛИЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ Базылева В.С., Аксенова О.И. ЗАВИСИМОСТЬ ВИДА ФУНДАМЕНТА ОТ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛИЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Рассмотрены основные типы и виды фундаментов, предназначенных для тепличных сооружений, некоторые особенности их установки.

Тепличные сооружения должны обладать устойчивостью. В связи с этим

необходимо устанавливать надежный фундамент, который должен быть идеально выставлен по уровню и равномерно распределять весь вес конст-рукции, не допуская проникновения холодных масс снаружи в теплицу. Известно, что при заливке фундамента в теплицах уменьшаются затраты

на обогрев, экономия тепла может составлять до 10%. Фундамент выпол-няет две функции: во-первых, служит опорой для каркаса, во-вторых, за-щищает растения от вредного воздействия окружающей среды через грунт тепличного сооружения. Также фундамент должен изолировать стенки от соприкосновения с землей, так как каркас подвергается усиленному воз-действию коррозии, срок службы такой теплицы уменьшается. В настоя-щее время существуют такие фундаменты как готовый металлический фундамент, точечный, ленточный, фундамент из бруса. Фундамент из бруса является самым простым и дешевым, но и самым

недолговечным. Такой фундамент не защищает в полной мере теплицу от вымерзания грунта зимой. Предварительно брус следует обработать при помощи олифы. Сроки эксплуатации бруса не более 5-7 лет, зависит от на-чальной обработки. Фундамент из лиственного бруса не подвергается воз-действию насекомых-древоторцов.


Рис. 1. Классификация фундаментов

Кирпичный фундамент намного прочнее и качественнее. Следует пра-

вильно укладывать кирпич на небольшую специально приготовленную под фундамент подушку, обеспечивая теплоизоляцию. Фундамент из блоков надежный, крепкий и стабильный, но дорогой.

Так как это разборный фундамент, он просто и оперативно устанавливает-ся. Недостаток- это маленькие издержки, которые окупаются вследствие продолжительной службы. Металлический фундамент часто является составной частью определен-

ной модели теплицы. Если грунт мягкий, то следует применять сваи, которые забивают или

закапывают в землю. В качестве свай применяют стальные железнодорож-ные рельсы, подобные им профили, стальные балки, шпалы. Винтовые сваи представляет собой трубу с приваренной винтообразной

лопастью из стального листа. Нижний конец ствола обычно изготавливают открытым, что позволят снизить лобовое соприкосновение грунта и упро-стить ее изготовление. Используют также сваи со съемным стволом, что дает возможность погружать ее в грунт вращением.


Рис. 2 Винтовые сваи для фундамента:

а- со стволом из трубы. б- со стволом из швеллера; в- винтовой анкер. 1- ствол сваи; 2- винтовой башмак; 3- гибкая тяга.

Точечный фундамент устанавливается под опорными столбами для ус-

тойчивости в теплице. Недостатком является то, что не обеспечивается хо-рошая защита. Точечный фундамент используют для весенних теплиц. Ленточный фундамент можно изготовить при помощи раствора, опалуб-

ки и подушки включает в себя заливку фундамента по всему периметру конструкции на определенную глубину, обеспечивая надежную опору и сохранение тепла в грунте. При выборе того или иного типа фундамента следует предусмотреть на-

грузки, производимые на тепличное сооружение, ее конструкцию и разме-ры. Список литературы 1. Добров В.В. Выращиваем овощи в парниках и теплицах. – М. : ООО ТД «Изда-

тельство Мир книги», 2008. – 256 с. 2. Октябрьская Т.А. Выращивание овощей в защищенном грунте. – М. : Изд. Дом

МСП, 2005. – 256 с.


УДК 691 БАЗЫЛЕВА ВИКТОРИЯ СЕРГЕЕВНА

ПЕТРАЧКОВА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА Филиал «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

в г. Смоленске, Россия [email protected]

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛИЧНЫХ

СООРУЖЕНИЙ Базылева В.С., Петрачкова С.В. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛИЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Работа направлена на исследования тепличных конструкций, рассмот-рены некоторые свойства и особенности их строительства.

Теплицы – основное сооружение защищенного грунта для круглогодич-

ного выращивания овощей и рассады. Чаще всего встречаются тепличные сооружения, в конструкцию которых входят фундамент, стены, кровля, не-сущий каркас. Конструкции теплиц могут быть односкатными, двускат-ными, арочными, шатровыми, котлованными, пристенными. Также выде-ляют неразборные, или стационарные, и сборно – разборные, или перенос-ные, теплицы. При выборе формы теплицы необходимо руководствоваться ориентаци-

ей конструкции по отношению к сторонам горизонта, затененность от на-ходящихся рядом зданий. На юг нужно ориентировать ту стенку, которая пропускает больше всего света. Наиболее распространенные односкатные и двухскатные теплицы. Они

имеют прямоугольную форму, поэтому оптимально можно использовать внутреннее пространство. На цоколе у двухскатной теплицы, кроме торце-вых стен, одна из которых с дверью, смонтированы боковые стены, уста-новленные вертикально или наклонно. Двухскатные теплицы располагают в направлении север-юг с небольшим отклонением на запад на 15 - 20о. При такой ориентации поверхности теплицы освещаются и прогреваются одинаково интенсивно. Двухскатные теплицы не имеют внутренних опор. Теплицы с односкатной крышей часто примыкает к стене дома и уста-

навливается на прозрачный цоколь. Две торцевые стены, боковая стена, и стена отапливаемого здания служат прочной опорой для односкатной крыши. Часто такие сооружения устанавливаются на фундамент из кир-пича или бетонных блоков. Для обогрева у каменной стены устанавливают радиатор, а под стеллажом оборудуют обогревательные трубы. Благодаря этому тепло сохраняется в теплице долгое время. Пристенные или встро-енные теплицы используют для создания зимних садов. Эти теплицы обычно пристраивают к стене дома или к каменной ограде. Такие теплицы более экономичны, но в них наблюдается недостаток света. Поэтому при-стенные теплицы нередко оснащают дополнительным освещением. При-стенные теплицы монтируются к южной стороне дома. Благодаря способ-


ности стены аккумулировать тепло обогрев такой теплицы очень экономи-чен. Устанавливают односкатные теплицы с обогревом и без него. Опти-мальный наклон рам составляет 45о. Иногда теплицу оборудуют дополни-тельным электрическим освещением. Более проста в установке и экономична арочная теплица, но каркас бу-

дет менее прочный. Кровлю арочной теплицы изготавливают из металли-ческих прутьев или труб, диаметр которых составляет не менее 10 мм. Та-кая теплица имеет меньшую отражающую поверхность, а поэтому солнеч-ного света попадает внутрь теплицы большое количество. При сборке за-трачивается минимальное количество деталей крепления. Благодаря обте-каемой форме арочные теплицы устойчивы к воздействию сильных ветров, а конденсирующаяся влага не капает на листья, а стекает вниз. Круглые теплицы отличаются сложностью изготовления и потреблению

большого количества материалов. Смотрятся такие сооружения очень де-коративно, но для выращивания необходимо устанавливать стеллажи, под-весные полки. В круглых теплицах растения постоянно испытывают не-достаток воздуха, поэтому необходимо устанавливать вентиляционные системы. Для выращивания растений изготавливают специальные стелла-жи и подвесные полки. Котлованные теплицы имеют боковые стены, выложенные из кирпича,

которые заглубляются в землю. В таких теплицах проще поддерживать температурный режим, чем в наземных. Все затраты на постройку теплиц окупаются за счет экономии на обогрев. Различают котлованные теплицы односкатные и двухскатные. Пирамидальная теплица имеет необычную форму, главным преимуще-

ством является урожайность. Микроклимат в таких теплицах наиболее благоприятен, так как конструкция отличается своей высотой и поэтому перегретый воздух легко удаляется. Лучи солнца почти без отражения по-падают в теплицу утром и вечером, благодаря большому углу наклона. В полдень лучи подают на поверхность под большим углом и частично от-ражаются. Поэтому сильный перегрев растениям не страшен. Пирамидаль-ная теплица имеет малый объем, поэтому поддерживается достаточная влажность. Выбор конструкции для тепличных сооружений зависит от выращивае-

мой в ней культуры. Так, например, для выращивания цветов предпочти-тельна пристенная теплица, а двухскатные и арочные теплицы предназна-чены для овощей. Список литературы 1. Добров В.В. Выращиваем овощи в парниках и теплицах. – М. : ООО ТД «Изда-

тельство Мир книги», 2008. – 256 с. 2. Октябрьская Т.А. Выращивание овощей в защищенном грунте. – М. : Изд. Дом

МСП, 2005. – 256 с.


УДК 699.86 БЕЛЯЕВА ЛИЛЯ ЮРЬЕВНА

ПАШКОВА ЛЮДМИЛА АНДРЕЕВНА Россия, Белгородский государственный технологический университет им.В.Г.Шухова

e-mail: [email protected]

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Беляева Л.Ю. Пашкова Л.А. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Энергосбережение - одна из актуальных задач нашей действительности. Глобальная проблема экономии энергии ставит вопрос: как снизить тепло-потери при эксплуатации зданий. Удельные теплопотери в зданиях по экс-пертным оценкам распределяются следующим образом: до 40% – за счет организованной и неорганизованной инфильтрации нагретого воздуха, до 30% – за счет недостаточного сопротивления теплопередаче ограждаю-щих конструкций, до 30% – за счет нерационального расходования горячей воды и нерегулируемого режима эксплуатации систем отопления.[1] Энергосбережение в домах обеспечивается за счет: - использования в качестве стен и перекрытий современных энергосбе-

регающих материалов, обладающих высокими удельными теплоизоляци-онными характеристиками.

- оптимизации объемно-пространственной конфигурации дома в процес-се архитектурного проектирования с точки зрения энергосбережения. Это выражается в стремлении придания зданию формы куба, обладающего, как известно, наименьшей площадью сторон среди прямоугольных параллеле-пипедов при равном внутреннем объеме, а значит и наименьшими тепло-потерями через ограждающие конструкции. К подобным мерам можно от-нести и максимальное упрощение формы кровли, а также «незлоупотреб-ление» эркерами и прочими выступающими элементами конструкции;

- применения малозаглубленных утепленных фундаментов; - применения высокоэффективных оконных систем, сконструированных

специально для климатических условий России; - применения автономной высокоэффективной (к.п.д. до 95%) системы

воздушного отопления объединяющей функции отопления, кондициони-рования и вентиляции в единой системе;

- утилизации тепла воздуха, выбрасываемого через вентиляцию, путем использования этого тепла для подогрева подмешиваемого в систему ото-пления и вентиляции свежего уличного воздуха (рекуперация), что позво-ляет существенно экономить энергию используемую для отопления;

- наличия «спящего» режима (при долгом отсутствии людей), когда ав-томатически закрываются каналы приточной вентиляции и система ото-пления, переходя на внутреннюю рециркуляцию воздуха, компенсирует только невысокие тепловые потери здания-термоса, снижая при этом энер-гопотребление до минимума;


- использования солнечных коллекторов для обогрева дома и нагрева воды для бытовых нужд;

- использования дополнительных источников энергии на основе солнеч-ных батарей, позволяющих уменьшить потребление электроэнергии от централизованных систем электроснабжения;

- возможности использования достижений технологии «Умный дом», обеспечивающей высокий уровень комфорта и значительную экономию энергопотребления внутренними инженерными системами и освещением;

- применения воздушных завес в зоне входной группы и въездных ворот позволяющих минимизировать теплопотери при открывании дверей (во-рот). [2] Однако прежде чем рассмотреть подробнее виды современных энерго-

сберегающих материалов - остановимся на том, как именно измеряется способность материала к теплоизоляции (энергосбережению). Ранее теп-лоизоляционные материалы оценивались по тому, какой тот или иной ма-териал имел фактор теплового сопротивления. Однако с появлением мате-риалов современного поколения критерии оценки несколько изменились и теперь учитывают все виды излучений, от которых материал способен предохранить. Кроме утеплителей, энергосберегающими выпускают и многие другие

материалы. Это всевозможные лаки, краски, штукатурки, монтажная пена, пленка, облицовочный кирпич, керамическая плитка и другие материалы для ремонта и строительства. В наше время, проводя реконструкцию уже имеющегося сооружения

или здания, с помощью использования современных энергосберегающих материалов можно добиться экономии энергии более чем в половину. Кроме реальной экономии, энергосберегающие материалы дают еще и та-кие преимущества, как создание здорового микроклимата, повышение сро-ка эксплуатации отремонтированного или построенного объекта, устране-ние теплопотерь и т.д. Подытоживая вышесказанное, отметим, что энергосбережение возможно

как на общем уровне (использование внутренних панелей при строитель-стве, обработка фасадов, создание конструкций), так и на каждом конкрет-ном этапе ремонта или строительства. Поэтому при любом, даже космети-ческом ремонте любой квартиры или той же школы, никогда не поздно предпринять шаги по энергосбережению, которые вскоре непременно оку-пятся и принесут реальную пользу и выгоду. Виды теплоизоляционных материалов Во-первых, материалы делятся по своему назначению: некоторые из них

универсальны, другие оптимальны для теплоизоляции определенных по-верхностей: стен, кровли, перекрытий, пола и т.д.


Во-вторых, имеет значение состав материала. На сегодня наиболее рас-пространенными являются такие материалы, как минераловатные, пенопо-листирольные и стекловатные. Минераловатные энергосберегающие материалы произведены из

шлакового (шлаки цветной и черной металлургии) или каменного (базальт, доломит, известняк) сырья. Преимущества такого утеплителя: высокий уровень термозащиты, звукоизоляции, не подвержен воздействию влаги, прочный, стойкий, негорючий материал. Он оптимален для применения на фасадах зданий, на внутренних стенах, в качестве внутристенного утепли-теля (сэндвич-панели и т.п.). Часто применяется при строительстве совре-менных школ, детских садов, зданий общественного пользования и, конеч-но, жилых домов. Стекловата - хорошо знакомый всем вид энергосберегающего материа-

ла. Его мягкость и эластичность позволяет использовать материал для об-лицовки зданий с неровными, сложными поверхностями. Материал чрез-вычайно прочен, не подвержен старению, одинаково эффективно применя-ется для потолков, стен, полов и перегородок. Это и послужило причиной того, что стекловатная теплоизоляция, особенно в современном улучшен-ном ее исполнении, активно применяется в зданиях различного типа.[3] Пенополистирольные плиты имеют такие характеристики, как низкая

теплопроводность, высокая плотность и долговечность. Это сочетание де-лает материал оптимальным для применения при создании различных кон-струкций. Однако некоторые свойства пенополистирола могут варьиро-ваться в зависимости от каждого конкретного производителя. Тем не ме-нее, пенополистирол является широко применяемым теплоизоляционным материалом. Пенопласт полистирольный зарекомендовал себя как незаменимый ма-

териал для утепления фундаментов, подземных частей зданий, цокольных этажей. Материал эффективно используется и для закладки в обычные наруж-

ные стены жилых домов. Если сравнивать пенополистирол с другими строительными материалами, то пенополистирольная плита толщиной 50 мм по своим теплоизоляционным свойствам эквивалентна минераловатно-му сухому слою в 110 мм, сухому пенобетону в 500 мм, плиты из дерева в 195 мм и кирпичной кладке в 850 мм. Использование пенополистироль-ных плит снижает затраты при строительстве и дальнейшей эксплуа-тации, как минимум, 20 раз! Таких высоких теплоизоляционных характеристик удается достигать

благодаря особой структуре материала. Он на 98% состоит из воздуха, ко-торый заключен в миллиарды микроскопических тонкостенных пузырьков из вспененного полистирола. Как известно, воздух обладает низкой тепло-проводностью, что объясняет успешное применение пенополистирола в качестве теплосберегающего материала.


Помимо отличных теплоизоляционных свойств пенополистирол облада-ет рядом других достоинств:

Имеет хорошие тепловые свойства — низкая удельная теплопровод-ность, низкое термическое расширение, структурная стабильность в диапа-зоне температур от -180 до 80 С°; низкая диффузия водяных паров и низ-кое водопоглощение; сопротивление широкому ряду химических и иных сред.

Огнестойкий. Обладает высокой прочностью. Легко режется, блоки хорошо склеиваются между собой при помощи

цементных, гипсовых растворов, клеев, просты в механическом креплении. Имеет низкий объемный вес. Обладает хорошими звукоизоляционными свойствами, благодаря низ-

кой динамической жесткости. Пенополистирол чрезвычайно удобен при самом строительстве. Пено-

полистирольные плиты практически невесомы, их легко транспортировать и монтировать. При этом здания, возведенные из таких плит, долговечны и надежны. Например, в суровых условиях Крайнего Севера дома из пено-полистирольных плит эксплуатируются в идеальном состоянии не менее 50 лет! Пенополистирол может применяться не только в облицовке фасадов и

конструкциях стен. В последнее время все более популярной становится тепло- и шумоизоляция крыш, стен и полов зданий с использованием пе-нополистиролбетона (смеси пенопластовых шариков с жидким бетоном).

Таблица 1 сравнения с некоторыми другими материалами:

Материал Плотность, кг/м3

Коэффициент теплопроводно-сти в сухомсостоянии, Вт/м

оС Кладка из глиняного кирпичана цементно-песчаном раство-ре

1800 0,55

Железобетон 2500 1,69 Древесина 500 0,09 Плиты из минеральной ваты 40-110 0,038-0,047 Полистиролбетон 150-600 0,055-0,145 Неавтоклавный пенобетон 300-1200 0,08-0,38 Экологичность Материал экологически безопасен – при изготовлении пенополистирола

не используется вредный для окружающий среды и здоровья человека газ фреон. При горении материала выделяются точно такие же газы, как при сжигании древесины или пробки. Кроме того, пенополистирол не ядовит,


не имеет запаха, не образует пыли, не подвержен старению, влиянию мик-роорганизмов, минеральных масел, щелочей кислот, а также гниению и образованию плесени, что, в частности, позволяет широко использовать материал также и в пищевой промышленности.[4] Крупным недостатком использования пенополистирола является его

способность накапливать конденсат на неплотно приклеенных участках или в трещинах стен. Весенние дожди днем и замерзание в ночные перио-ды приводит к образованию плесени в таких зонах. Воздействие солнца и ветра ускоряют деструкцию пластин, если их края плохо обработаны изо-лирующими мастиками. Это только небольшой перечень недостатков пе-нополистирольных плит. Точное выполнение технологии укладки пластин полистирола возможно

только на идеально ровных стенах с приклеиванием всей площади плиты. Часто плиты выпускаются в кустарных условиях. При этом должным обра-зом не проводится обработка срезов плиты. Стыки таких плит начнут раз-рушаться уже через два-три сезона и говорить о надежности теплоизоля-ции не приходится. Конечно, принимать решение о применении пластин для наружного утепления стен должны заказчики, но следует знать, что теплоизолирующие свойства пенополистирола с течением времени быстро уменьшаются.[5] Список литературы: 1. www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=135 2. www.invepro.ru/energy/ 3. www..effecton.ru/07.html 4. www.sromcee.ru/index.php/2010-10-08.../47-2010-10-13-10-01-28.html?. 5. caravan2009.ru/.../energosberegayuschie_materialyi_penopolistirol_eps/

УДК 699.86 БЕЛЯЕВА ЛИЛЯ ЮРЬЕВНА КУДРИН АНТОН СЕРГЕЕВИЧ

Россия, Белгородский государственный технологический университет им.В.Г.Шухова e-mail: [email protected]

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИП - ПАНЕЛЕЙ

Беляева Л.Ю., Кудрин А.С. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИП - ПАНЕЛЕЙ

Эксплуатационное энергопотребление существующих жилых и общест-венных зданий в России примерно в 3 раза превышает аналогичные пока-затели в технически развитых странах со сходными природно-климатическими характеристиками. Энергосберегающие программы, тео-ретические разработки, образцы оборудования, экспериментальные объек-ты, осуществляемые в последние 10-15 лет, пока не оказали практического влияния на энергоемкость городов и поселений, но создали реалистичные предпосылки для снижения энергопотребления зданий и сооружений.[1]


При строительстве домов по технологии EcoPan, используются СИП па-нели, произведенные только из высококачественных материалов. Состав-ляющие материалы панели EcoPan обладают уникальными тепло и звуко-изоляционными характеристиками и долговечностью. Состав СИП панели: - OSB 3 (ОСП - ориентированная стружечная плита) приобретается в

Европе (Германии, Польши). - пенополистирол закупается в России, произведенного только из высо-

кокачественного импортного сырья (Henkel), 10% антипирена обеспечи-вают его пожаробезопасность. Используется пенополистирол 100мм; 140мм, 180мм.

– клей высочайшего качества, на полиуретановой основе. – строительная пена. – строганая доска. – гвозди. [2] Применение OSB 3 (ОСП): - изготовления стеновых панелей (ОСП +Утеплитель + ОСП); - изготовления панелей перекрытия; - изготовления крышевых конструкций; - изготовления конструкций съемной опалубки многоразового использо-

вания; - подготовки под кровельные и половые покрытия и т.д. Достоинства OSB 3 (ОСП): - экологическая безопасность - (несмотря на применение синтетических

связующих, ОСП соответствует классу гигиены Е1). - высокая влагостойкость - (разбухание при нахождении в воде в течение

24 ч. составляет 17-25%, при этом материал не разрушается и практически сохраняет прочность;

- неподверженность гниению; - длительный срок службы (до 150 лет); - высокая прочность - (землетрясения в Калифорнии и Японии показали,

что строения из ОСП обладают большей прочностью, чем кирпичные и бе-тонные стены);

- жесткость (способность прочно удерживать гвозди и шурупы); - однородность (плиты лишены сучков, внутренних пустот и трещин); - легкость в обработке (плиты легко режутся, сверлятся, шлифуются,

красятся). OSB 3 – ориентированно стружечная плита (ОСП)соответствует евро-

пейскому стандарту EN 300 (высокая степень экологичности), использует-ся для строительных работ в жилых и не жилых помещениях, предназна-чена для использования во влажных условиях. ОСП - производится из тщательно подготовленной древесной щепы - (90%), полученной при сани-тарной вырубке леса, в качестве связующих (10%), используются синтети-


ческие смолы и парафиновая эмульсия. ОСП плита обладает уникальными физико-механическими параметрами и объясняется это, размерами и ха-рактером укладки щепы – длинные и тонкие щепы укладываются тремя слоями (длина – до 140 мм, толщина – до 0,6 мм). Наружные части плиты состоят из щепы ориентированной вдоль внутренняя часть – из щепы ори-ентированной поперек плиты. Ориентированная смесь прессуется под вы-соким давлением и при высокой температуре, это и позволяет достичь рав-номерного распределения прочности плиты. Пенополистирол с антипиренами Российского производства, произведен

только из высококачественного импортного сырья, антипирены обеспечи-вают его пожаробезопасность. Пенополистирол имеет ячеистую структуру. Ячейки, внутри которых

находится воздух, полностью замкнуты. Таким образом, сам пенополисти-рол занимает 2% объема, остальные 98% это воздух. Именно это и опреде-ляет его исключительные теплоизоляционные свойства. В отличие от многих других пенопластов пенополистирол не гигроско-

пичен, что не позволяют влажности проникать вглубь СИП панели EcoPan. По этой же причине пенополистирол не «боится» выпадения росы, влага в нем не перемещается (из-за ячеистой структуры). [2]

SIP-панели изготавливаются в условиях производства методом склеива-ния под вакуумным прессом. На монтажный стол слоями укладываются ОСП и пенополистирол между слоями, с помощью специальной установки, наносится слой клея. Склеиваемый пакет помещается под эластичный ка-пюшон вакуумного пресса, где в течение 90 минут происходит процесс по-лимеризации клея. Одновременно изготавливается несколько десятков SIP панелей. В цехе по изготовлению конструкционных элементов зданий происходит доведение «голого» сэндвича до модульной конструкции – из-делия готового к отправке на стройплощадку. На этом участке происходит раскрой заготовок, вклеивание в них деревянного бруса, а также изготов-ление других сопутствующих деревянных конструктивных элементов (клееные балки, кронштейны и т.п.)

На раскроечных станках раскраива-ются детали будущего дома - выпили-ваются проёмы под окна, двери и т.д. в соответствии с чертежами здания, по периметру панелей в пенополистироле выбираются пазы,. После раскроя пане-лей в пазы вклеивают деревянные бру-сья, создающие каркас здания. После вклеивания бруса он дополнительно крепится винтовыми или кольцевыми гвоздями. Конструкционная теплоизо-ляционная панель (СИП-панель) очень


проста. Она состоит из двух слоев ориентированной стружечной плиты (ОСП) (1), между которыми впрессовывается с помощью специального связующего состава утеплитель СТИРОПЕН толщиной 150 мм, марки 35 (2). Для изготовления деталей здания СИП-панель, поступившая на участок

по производству домокомплектов, в соответствии с проектом дома рас-краивается с высокой точностью до нужного размера на специальном рас-кроечном станке. Использование высокоточного оборудования позволяет добится идеальной стыковки деталей на объекте в процессе сборки. .После раскроя по торцам панели-заготовки, специальной фрезой, делается вы-борка утеплителя, в которую вставляются деревянные бруски размером 90х145 мм. Толщина панелей "ЭКОПАН" в готовом виде составляет 174 мм. Из панелей и деревянного бруса изготавливаются все основные конст-руктивные элементы здания: панели наружных стен; панели полов; панели межэтажных перекрытий; подоконные панели; перегородки несущие и не-несущие; панели кровельных конструкций и т.д. Для соединения деталей дома в конструкцию, используются специаль-

ные корабельные гвозди и саморезы длиной до 30 сантиметров. Дополни-тельного утепления эти конструкции не требуют. Панель не использует металл, поскольку металл создает мостики холода и делает конструкцию гораздо менее удобной для строительства. Быстрый и простой монтаж сте-новых панелей достигается с помощью замков типа "шип-паз". При строи-тельстве не используется отдельно возводимый каркас здания. Его роль выполняют верхний и нижний обвязочный брус и отдельные бруски, вкле-енные в панель на заводе. Жесткость конструкции достигается благодаря исключительным свойствам плит OSB. Сами панели являются основным несущим элементом конструкции.

Расчетные характеристики панелей "ЭКОПАН" по звукоизоляции

Общая тол-щина, мм

Звукопоглощающий слой Расчетное зна-

чение изоляции Область применения плотность кг/м3

толщина, мм

148 25 100 44 Наружные и внутрен-ние стены и перего-

родки

188 25 140 56 Наружные и внутрен-ние стены и перего-

родки

248 25 200 74 Перекрытия, покры-тия, кровля

- для жилых помещений предельный уровень шума 50 дБ - для комнат общежитий, гостиниц 1ой категории 48 дБ


- перекрытие между комнатами в двухэтажном доме 41 дБ Дома, изготовленные по данной технологии, могут эксплуатироваться в

температурном диапазоне от -50°С до +50°С и обеспечивают комфорта-бельное проживание даже в самых суровых климатических условиях.[3] Список литературы: 1. www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=135 2. www.citym.ru/technology/canadian/materiali-paneley-sip/ 3. www.ecopan-ural.ru/manufacture/

УДК 728 БУТОК ОЛЬГА ВЛАДИСЛАВОВНА ЧЕРНЫШ НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА

Россия, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова [email protected]

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ КОМПЛЕКСОВ Буток О.В., Черныш Н.Д. ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ КОМПЛЕКСОВ

В современных условиях многофункциональность жилого комплекса, его величина и плотность застройки, а также типология жилища зависит от градостроительной ситуации и требований потребителей. Создавая проект необходимо хорошо знать образ жизни и потребности людей в сфере быта и досуга. Главная цель жилищного проектирования — форми-рование комфортабельной жилой среды в условиях архитектурной цело-стности застройки. Сформированная жилая среда воздействует на чело-века и существенно определяет его образ жизни.

Смещение предпочтений в направлении возведения объектов смешанно-

го типа можно назвать основной тенденцией рынков недвижимости Евро-пы и США. Многофункциональные комплексы сравнительно новый, но активно развивающийся сегмент российского рынка недвижимости. В городах России основой для застройки селитебных зон были микро-

районы и жилые районы, что привело к делению общегородской планиро-вочной системы на функциональные зоны — деловую зону и зону перифе-рийных жилых образований. Переход к рыночной экономике повлиял на формирование новой градо-

строительной политики, приоритетными задачами которой стали интенси-фикация использования городских территорий и совершенствование каче-ства городской среды. Ограничение экстенсивного развития города стиму-лирует поиск внутренних резервов интенсивного развития территорий и новых форм функционально-планировочной организации застройки. Воз-никает необходимость повышения плотности застройки, расширения функциональных связей между общественными и жилыми элементами среды. Одной из перспективных градообразующих форм застройки, повы-


шающей эффективность использования территории и создающей структу-ру визуальных акцентов и связей, является многофункциональный жилой комплекс (далее МФЖК). Многофункциональный жилой комплекс (МФЖК) — это градострои-

тельный объект со сложной структурой, включающий в себя различные по назначению, независящие друг от друга, группы помещений (торговые, развлекательные, офисные, гаражи и автостоянки, помещения гостинично-го, административного и жилого назначения), в которых могут быть объе-динены коммерческая и жилая функции. При этом, как правило, одна из функций является основной, определяющей идею. Проектирование многофункционального архитектурно-строительного

объекта значительно сложнее проектирования традиционных типов зданий и включает важный для поиска наиболее эффективного решения специ-альный этап подготовительной работы, условно называемый предпроект-ным исследованием. Анализ отечественного и зарубежного опыта в области проектирования

и строительства МФЖК, проведенный по особенностям функциональной структуры, режиму функционирования, функционально-пространственной организации, соотношению основных функциональных групп, конструк-тивно-техническим решениям, этажности и общей площади, объемно-планировочному решению, позволил выявить и использовать в проекте со-ответствующие основные типологические признаки комплексов. В учебном процессе подготовки бакалавров по направлению «Строи-

тельство» (профиль «Проектирование зданий») предусмотрена разработка курсового проекта на тему «Многофункциональный жилой комплекс». За-данием на проектирование в качестве основных определены следующие проектные задачи: распределить в границах территориальной зоны жилые объекты и объекты общественного назначения, сформировать единый гра-достроительный ансамбль, соответствующий градостроительному значе-нию территории. В ходе выполнения учебного проекта на тему «Многофункциональный

жилой комплекс» были определены основные функциональные особенно-сти данной формы организации жилой среды города, которая в достаточ-ной мере может удовлетворить потребности людей в отдыхе, работе и жи-лье (рис.1). Функциональное содержание МФЖК, его величина, плотность застрой-

ки, типология жилища зависит от поставленных градостроительных усло-вий его размещения и пожеланий потребителей. Как правило, подобные комплексы специализируют на двух направлениях, наибольшее распро-странение торгово-жилые комплексы, гостинично-деловые, торгово-равлекательные, офисно-деловые ансамбли.


Рис. 1. Общий вид МФЖК

МФЖК по методу застройки подразделяют на два основных вида: воз-

водимые в центре города, так называемые вертикальные; расположенные за пределами городской черты, горизонтальные комплексы. Многофункциональные жилые комплексы, возводимые в центральных

районах городов, где земельные участки дороги, стараются разместить на небольшой территории максимум полезной площади, то есть максимально увеличивают высотность. К достоинствам МФЖК можно отнести: – выгоду для застройщика. Часто жилые помещения, располагаемые на

первых этажах многоквартирного здания, не пользуются большим спросом и распродаются гораздо медленнее остальных квартир. Кроме того, если первый этаж отведен под технические помещения, то снижается полезная площадь, которая могла бы быть продана в качестве нежилого помещения или квартиры;

– снижение коммунальных платежей для жителей. В МФЖК большая часть оплаты за потребляемые электроэнергию, воду и отопление ложится на плечи коммерческих компаний и организаций, арендующих или купив-ших нежилые площади. Это позволяет снизить стоимость коммунальных услуг для, проживающих в комплексе, граждан;

– возможность работать, отдыхать и жить в одном районе. Одним их ос-новных и характерных преимуществ многофункционального жилого ком-плекса является отсутствие необходимости в ежедневных поездках на ра-боту, магазин или в развлекательный центр. Инфраструктура комплекса рассчитывается с условием полного обеспечения жильцов необходимым, что экономит время. Однако воспользоваться данным преимуществом мо-гут не все жители, т.к. не все имеют возможность найти работу рядом со своим домом или в нем;

– близость к центру, удобные транспортные узлы. К недостаткам многофункциональных жилых комплексов, расположен-

ных в центре, можно отнести:


– отсутствие придомовой территории. Небольшие земельные участки зачастую не позволяют разместить детскую площадку, зону отдыха или спортивную площадку;

– высокую стоимость жилья и коммерческих помещений. Аренда зе-мельного участка, престижность центрального района города и многие другие факторы в разы могут увеличить стоимость квартир и торговых площадей;

– высотность. Значительный «отрыв от земли» может вызвать диском-форт. Многие люди предпочитают жить «ближе к земле», следовательно, продажи квартир на верхних этажах будут меньше;

– при неправильно произведенных расчетах сочетание коммерческой недвижимости и жилых помещений может принести не малый диском-форт и раздражение. Горизонтальные многофункциональные жилые комплексы располагают

как правило на окраинах, на периферии, что позволяет занимать им доста-точно большие территории. Такие комплексы не отличаются повышенной этажностью, их прародителями в некотором роде можно считать микро-районы распространенные во всех крупных городах нашей страны. Именно такой многофункциональный комплекс действительно соответ-

ствует принципу «город в городе». К достоинствам горизонтальных МФЖК принято относить: – большая придомовая территория, позволяющая расположить здания

поодаль друг от друга; – наличие собственных административных, общественных зданий; – наличие большого количества зон озеленения ; – отсутствие шума транспортных развязок; – сравнительно невысокую стоимость квартир и коммерческой недви-

жимости. Недостатки такого типа жилья: – удаленность от центра. Несмотря на высокий уровень обустройства

МФЖК не способен полностью удовлетворить потребности жильцов. Большинство административных, правительственных и офисных объектов находятся в центре города, так что работающим там гражданам сложно из-бежать поездок по загруженной транспортной сетке;

– строительство комплекса требует тщательной планировки, в которой предусматривается расположение и назначение зданий. Выделяют: закрытый и открытый МФЖК, в зависимости от доступности

инфраструктуры комплекса. Объекты обслуживания, объединенные в ком-плекс с жилищем, очень разнообразны по своему характеру, что и создает особую сложность при проектировании МФЖК. В общественной и дело-вой зоне необходимо предусматривать независимые входы в каждое учре-ждение (магазин, кафе, библиотека, аптека, офис и т.д.). Входы необходи-мо располагать в уровне пешеходной платформы или на уровне земли.


Важно понимать, что развитие городских структур постоянно, следова-тельно, новые подразделения и классификации жилых форм не только не-избежны, но и необходимы для создания более совершенных и комфорт-ных условий для жизни. Список литературы 1. Ярмош Т.С. Социокультурные функции жилой среды // Вестник Белгородского

государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. № 2. С. 23 — 27.

УДК 728 ДАШКОВА ЕКАТЕРИНА ГЕННАДЬЕВНА ЧЕРНЫШ НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА


ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КОРРЕКЦИИ ФОРМЫ

АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ Дашкова Е.Г., Черныш Н.Д. ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КОРРЕКЦИИ ФОРМЫ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ

В статье рассмотрены некоторые приемы организации зрительного пространства ― создание иллюзий посредством применения оптических иллюзий. Этот феномен представляет собой одно из свойств психологии видения, знание механизма которого равным образом необходимо для уст-ранения его негативного воздействия на соответствие отображения яв-лениям среды и сознательного использования в практике архитектурного и дизайнерского проектирования.

Разработке учебного курсового проекта на тему «Многофункциональ-

ный общественный центр» предшествовал этап сбора информации, изуче-ние имеющегося опыта проектирования. Идея архитектурного образа зда-ния сформировалась как вариант применения специфических средств, ко-торые на данный момент почти не используют или используют крайне редко в отечественной архитектуре общественных зданий. Архитектура постоянно борется за воплощение творческих, эстетических, фантазийных проектов в русле практичности и удобства. В этом ей помогают оптиче-ские иллюзии. Архитекторы во все времена пытались достигнуть баланса практичности

и эстетической красоты в своих творениях. Некоторые мастера предпочи-тали создавать необычные архитектурные объекты со сложными рисунка-ми с помощью оптических эффектов, которые не вредили практичности. Оптические иллюзии в архитектуре заставляют верить в то, чего на са-мом деле не существует [1]. Оптическая иллюзия ― это впечатление о видимом предмете или явле-

нии, несоответствующее действительности, т.е. оптический обман зрения. В переводе с латыни слово «иллюзия» означает «ошибка, заблуждение».


Это говорит о том, что иллюзии с давних времен интерпретировались как некие сбои в работе зрительной системы. Встречается множество различ-ных иллюзий или ошибок зрения, которые были известны еще в глубо-чайшей древности, и именно эти секреты построения иллюзорного про-странства мастерски использовали зодчие для того, чтобы удивить и вос-хитить своим творением современников и будущие поколения. Греческий Парфенон ― один из самых величественных храмов Древней

Греции, является типичнейшим примером огромной иллюзии. Античные мастера не стремились заставить это сооружение выглядеть чем-то, чем оно не является, а хотели подчеркнуть некоторые его черты. Немножко толще угловые колонны, загнутые внутрь пилоны, пол, который в центре на 6 см выше остальных плоскостей ― все элементы работают на создание величия и бессмертной красоты храма [3]. Парфенон построен в виде периптера ― его центральное помещение со

всех сторон окружено колоннадой. Древние архитекторы учли, что прямые линии на расстоянии воспринимаются как слегка вогнутые, и с помощью ряда простых приемов ― колонны едва заметно сужаются к верху, угло-вые колонны несколько наклонены к центру и т.д. ― добились того, что Парфенон выглядит идеальным, гармоничным сооружением [3]. Античные мастера, как древнегреческие, так и древнеримские, успешно

пользовались своими знаниями законов оптики и перспективы, создавая необычные мозаики с оптическими иллюзиями. Такими мозаиками зачас-тую украшали пол. Эти знания снова начали использовать в эпоху Возро-ждения. Ярким примером таких оптических иллюзий является пол в собо-ре аргентинского города Сальта. К зрительным иллюзиям относится ошибочная оценка протяженности

пространства. Расположение ограничивающих экранов в виде относитель-но глухих стен или формирующих визуальный коридор ритмичных рядов отдельных визиров (столбов, аркад, фонарей) дает ощущение большей или меньшей глубины перспективы.[2] В этом сужение коридора воспринимается как удлинение дистанции до

объекта в его конце. Впечатление усиливается, если с удалением от на-блюдателя ритм членений коридора увеличивает перспективное сокраще-ние, а его предметные детали пропорционально уменьшаются в абсолют-ных размерах. В эпоху барокко и рококо [2], главным изобретением становится зерка-

ло, его активно применяли в интерьерах, разрушая грань между простран-ством помещения и плоскостью стены, где в огромных зеркальных по-верхностях отражались лепнина, скульптуры, украшавшие интерьер, окна, пейзажи за ними. Зеркала позволяли достичь визуального расширения пространства путем объединения пространств расположенных перед на-блюдателем и за ним. Граница между ними становилась размытой, про-странства взаимно проникали и обогащали друг друга.


Новый виток в истории архитектуры ознаменовало первое сооружение из стекла появившееся в середине ХIХ века в Лондоне и получившее на-звание Хрустальный дворец. С этого момента стекло стало активно ис-пользоваться в архитектуре [2]. Окна и витрины делают все больше, появляются первые стеклянные

прозрачные витражи, которые создают иллюзию открытого, перетекающе-го пространства, практически убрав его деление на внешнее и внутреннее. В результате создается иллюзия дематериализации архитектурных форм. Фасады фактически лишаются своего назначения, а горизонтальные плос-кости междуэтажных перекрытий кажутся парящими в воздухе. Особенно этот эффект усиливается с наступлением темного времени суток, когда включается внутренняя электрическая подсветка. В современной архитектуре, набирает популярность прием создания ме-

диа-фасадов, кинетических фасадов, предоставляющий архитекторам без-граничные возможности в формировании бесконечного числа иллюзорных образов архитектурного сооружения и возможность придавать фасадам зданий любой архитектурный образ. [4] Главный недостаток использования медиа-фасадов, который сдерживает

их распространение ― ограниченная функциональность ― они наиболее эффективны только в темное время суток. При дневном освещении при-влекательность падает, и, следовательно, передаваемая информация менее влиятельна для зрителя. Композиционные приемы по созданию оптических иллюзий не являются

открытием современной архитектуры, они формировались историческим процессом и являются лишь новой конструкцией старых композиционных приемов. Проведя анализ культурно-исторического, и архитектурного наследия

прошлых веков, можно прийти к выводу, что в эпоху античности, Ренес-санса и классицизма архитекторы прибегали к приемам создания иллюзор-ного пространства и приемам коррекции формы архитектурных объектов, для того, чтобы создать идеальную цельную форму. Сегодня с помощью видеоиллюзий архитектор имеет возможность разрушить, трансформиро-вать, деконструировать создаваемую им форму и пространство. Список литературы 1. http://anydaylife.com/fact/post/921 2. Савельева Л.В. Оптические иллюзии в организации архитектурного пространства.

Эпоха Ренессанса и борокко/ Международный электронный научно-образовательный журнал «AMIT» URL:http://marhi/ru/AMIT/2013

3. Иллюзии зрительного восприятия URL: http://remontikas.ru/stroitelst 4. Наука и жизнь, Секреты древних зодчих, или как перехитрить зрение URL:

http://www.nkj.ru/archive 5. Ярмош Т.С. Социокультурные функции жилой среды // Вестник Белгородского



УДК 691.32 ЕЛГИНА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

Россия, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова [email protected]

СТЕКЛОФИБРОБЕТОН – УНИКАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

СОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Елгина О.В. СТЕКЛОФИБРОБЕТОН – УНИКАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ СОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

В статье рассматривается современный строительный материал – стеклофибробетон. В данной работе описана достаточно широкая об-ласть применения, приведены достоинства и недостатки рассматривае-мого материала. Автор приходит к заключению, что стеклофибробетон занимает достойное место в современном строительстве и зачастую не-заменим при возведении уникальных объектов.

XXI век – век инноваций, прогресса, открытий во многих областях чело-

веческой деятельности. Развиваются такие отрасли как: медицина, космонавтика, машинострое-

ние. Никак нельзя не включить в этот список область строительства, кото-рая совершенствуется из года в год. Как в плане конструкций, так и в пла-не строительных материалов. Необходимо выделить среди новинок в строительных материалах одну

из разновидностей фибробетонов – стеклофибробетон. Стеклофибробетон – композиция на основе обычного бетона, наполнен-

ного порезанной стеклянной фиброй – то есть стеклянной мононитью. Обычный бетон, наполненный песком и гравием, отличается малой проч-ностью на растяжение и сжатие, это обусловлено как раз компактностью зерен наполнителя: бетон лопается по границам зерен. Длинные, хаотично расположенные в массе блока и гомогенно перемешанные стеклянные во-локна – с малым сечением, но относительно большой длины, – в десятки раз повышают этот показатель. Стеклофибробетон сочетает в себе положительные свойства обоих ком-

понентов – бетона и стеклофибры. От первого он унаследовал высокую прочность на сжатие, от второго – более высокую, по сравнению с обыч-ным бетоном, устойчивость к образованию трещин, водонепроницаемость и эксплуатационную стойкость. Известно, что бетон имеет низкие показатели сопротивления растяги-

вающим усилиям. Стеклофибробетон в сравнении с обычным бетоном аналогичной марки имеет:

- больший в 4-5 раз предел прочности на растяжение при изгибе; - увеличенный в 3-4 раза предел прочности на осевое растяжение; - превышение ударной вязкости в 15-20 раз. Очень важно и то, что стеклофибробетон, изделия из него являются эко-

логически чистыми, эстетичными и долговечными. Существенное пре-


имущество материала – отсутствие экранирующей способности, то есть электромагнитная прозрачность. Это свойство чрезвычайно ценно при воз-ведении жилых зданий. В жилищном строительстве за рубежом стекло-фибробетон используют в навесных стеновых панелях, для разделитель-ных перегородок многоэтажных зданий, в межоконных вставках, самоне-сущих стеновых панелях. Недостатки стеклофибробетона: - низкая щелочеустойчивость материала: поэтому для фундаментов ис-

пользуют щелочеустойчивую стеклофибру; - «жёсткость»: его нужно очень быстро укладывать, так как он затверде-

вает быстрее обычного бетона. Стеклофибробетон обладает целым рядом преимуществ и прекрасных

технических характеристик: - материал позволяет создавать тонкостенные конструкции; - свойства стеклофибробетона делают его универсальным материалом и

позволяют использовать практически во всех областях строительства. Так, например его применяют в случаях, где требуется решение оригинальных архитектурных объектов (рисунок 1). В отечественном опыте стеклофибробетон успешно проявил себя: - в изготовлении цокольных плит и панелей с различным рельефом,

имитацией под разные виды натурального камня; - в производстве большеразмерных панелей совмещенной кровли с рель-

ефом, имитирующим натуральную черепицу; - в производстве декоративной плитки на основе супербелого датского

цемента применяемой для отделки навесных вентилируемых фасадов мно-гоэтажных зданий;

- в малоэтажном строительстве, в качестве многослойных панелей с лег-кой теплоизоляцией в виде изделий с листовой обшивкой из стеклофибро-бетона;

- в монолитном домостроении и реконструкции зданий нашли примене-ние навесные панели из стеклофибробетона. Благодаря пластичности ма-териала и разнообразию колористических и рельефных решений, строите-ли и архитекторы получают возможность не только обновлять фасады, но и кардинально менять облик реконструируемых зданий. Преимущества этого материала наиболее полно проявляются при рес-

таврационных работах на исторических зданиях и возведении культовых объектов. Пластичность материала позволяет копировать любую форму, получать точные копии рисунка, рельефа и архитектурного орнамента. Из-делия из стеклофибробетона с успехом заменяют гипсовые накладные элементы. Одним из примеров использования его для строительства хра-мовых комплексов является изготовление и монтаж архитектурных эле-ментов очень сложной формы для облицовки.


Рисунок 1 – Культурный центр Гейдара Алиева. Баку Успешно используется стеклофибробетон в специальных областях

строительства и при благоустройстве. Долговечность и стойкость данного материала к природным факторам воздействия внешней среды позволили применить изделия из него в инженерных сооружениях в качестве несъем-ной опалубки-облицовки. Стеклофибробетон применяется для строительства компактных очист-

ных сооружений: емкостей-отстойников, корпусов коалесцентных отдели-телей легких жидкостей (масло, бензин), резервуаров грязеотделителей, емкостей для комплектации очистных сооружений автомоек, обустраивае-мых при строящихся многоэтажных гаражах и автопаркингах. Стеклофибробетон предоставляет архитектору и строителю такое сред-

ство воплощения замыслов, с которым по пластичности, способности пе-редавать рельеф поверхности, а также легкости не может соперничать ни один другой материал. Список литературы 1. www. rokoko.ru 2. www. libeton.ru 3. www.sftechno.ru/media/files/GRC%20in%20action.pdf


УДК 691.77 ЖУКОВА ИЛОНА СЕРГЕЕВНА,

ШАЛАГИНА ИРИНА ЮРЬЕВНА Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет

[email protected]

ЭКОНОМИЧНЫЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ ЛСТК КАК БЫСТРОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕСЕЛЕНИЯ

ИЗ АВАРИЙНОГО ЖИЛЬЯ Жукова И.С., Шалагина И.Ю. ЭКОНОМИЧНЫЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ ЛСТК КАК БЫСТРОЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПЕРЕСЕЛЕНИЯ ИЗ АВАРИЙНОГО ЖИЛЬЯ

В научно-исследовательской работе представлен анализ существующих конструктивных решений зданий с использованием ЛСТК, дана оценка достоинств и недостатков и предложено оптимальное конструктивное решение.

Статистические исследования показывают, насколько остро на данный

момент в Вологодской области стоит проблема переселения граждан из аварийного жилья. Правительством РФ разработана Государственная программа о расселе-

нии граждан из аварийного жилья [1]. Срок её реализации 2013-2017 годы. Губернатор Вологодской области постановил до 1 января 2018 года за-

кончить реализацию этой программы в Вологодской области, построить 176 тысяч квадратных метров жилья и расселить 10 тысяч человек. Реше-нием поставленной проблемы является возведение зданий по технологии ЛСТК, предложенной ОАО «Завод строительных конструкций и дорожных машин». Полнокомплектные быстровозводимые здания из легких сталь-ных тонкостенных конструкций (ЛСТК) представляют собой уже закон-ченное строительное решение и полностью отвечают требованиям данной программы, поэтому разработка эффективного конструктивного и плани-ровочных решений жилых зданий из легких тонкостенных профилей явля-ется актуальной задачей. При анализе существующей технологии возведения зданий из ЛСТК с

несущими стеновыми панелями заводского изготовления из тонкостенных профилей и термопрофилей, эффективного утеплителя и обшивки были выявлены следующие недостатки: высокая теплотехническая неоднородность наружных ограждающих

конструкций. Профили и термопрофили в наружных стенах являются теп-лопроводными включениями и снижают сопротивление теплопередачи конструкции стены; применение самонарезных винтов, которые нарушают цинковое по-

крытие в местах соединений, что способствует коррозии; удорожание конструкции в связи с затратами на защиту от коррозии

профилей, применяемых в наружных стенах в соответствии с требования-ми [2].


Целью работы было создание эффективного конструктивного решения жилого здания, исключающего эти недостатки. Предлагается конструкция несущего каркаса здания из ЛСТК с применением наружного теплового контура - сэндвич-панелей. В этом случае несущие конструкции (колонны и ригели), выполненные из оцинкованных тонкостенных профилей, будут находиться внутри отапливаемых помещений (в неагрессивной среде), что позволит применять их без дополнительной покраски. Разработана конструкция унифицированного сборно-монолитного кар-

каса на основе С-образных оцинкованных спаренных тонкостенных про-филей, соединенных при помощи закладных элементов (модульных пла-стин) на болтовом соединении. В качестве фундамента предусмотрена мо-нолитная железобетонная плита. Перекрытия монолитные по профили-рованному листу. Внутренняя отделка помещений может выполняться с применением современных негорючих плитных материалов - KNAUF-FaierBoard, стекломагнезитовые листы, за счет этого достигается высокая степень огнестойкости здания. Кроме того, во внутренней отделке могут быть применены ГКЛ, ГКЛО, ГВЛ и другие плитные материалы группы горючести Г1. Вопрос звукоизоляции решается комплексом мер: приме-нение минераловатных звукоизоляционных плит в перекрытиях, использо-вание звукоизоляционной прокладки из изолона (вспененный полиэтилен) толщиной 12 мм перед укладкой ламината, применение акустического по-толка. Отличительными преимуществами представленного конструктивного

решения являются: концентрация металла в несущих элементах каркаса (колоннах, ри-

гелях); выполнение требований [2] без дополнительной покраски тонко-

стенных профилей и сохранения технологии их производства; исключение теплопроводных включений в конструкции наружной

стены (использование сэндвич-панелей); применение болтовых соединений (увеличение надежности соедине-

ний); унификация всех элементов. Наружный стеновой контур в данном конструктивном решении выпол-

няется из сэндвич-панелей с утеплителем на основе базальтового волокна Ruukki-Вентал или твердой полиизоциануратной пены IPN Kingspan. Дан-ные панели рекомендованы для применения в качестве наружных ограж-дающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий. Использование двухкамерных стеклопакетов с 3-х камерной системой

профилей Basic-Design с R0=0,65 м2×°С/Вт и 6-ти камерным строением профиля Geneo с R0=1,05м2×°С/Вт позволили получить класс энергетиче-ской эффективности жилых зданий из ЛСТК – В (высокий).


В процессе исследований были решены три актуальных вопроса. Пер-вый выбор оптимальной сетки колонн, обеспечивающей минимальный расход стали при обеспечении прочностных характеристик сечений, тре-бований их жесткости и оптимальных планировочных решений. Были вы-браны две сетки колонн 4,2 × 3,0 м и 4,8 × 3,6 м. Установка подкосов в ри-гелях дает возможность уменьшить пролет и использовать единый тип се-чения. В связи с отсутствием в РФ нормативных требований по расчету легких стальных тонкостенных конструкций пространственный расчет каркаса был произведен при помощи программного вычислительного комплекса SCAD на основе [3]. При расчете были использованы геометри-ческие характеристики сечений с учетом редуцирования. Для выбранной сетки колонн были разработаны планировочные решения односекционных, двухсекционных и многосекционных двухэтажных жилых зданий с учетом всех требований действующей нормативно-технической документации. Второй вопрос – увеличение архитектурной выразительности зданий и

разработка дизайна фасадов, поскольку в последнее время эстетика «па-нельной» архитектуры часто ставится под сомнение. Для решения данного вопроса предлагается использование различных цветовых решений (ком-бинация различных цветов сэндвич-панелей), использование дополнитель-ных архитектурных элементов (карнизы, обрамление оконных проемов, угловых стыков панелей и пр.), применение балконов, плоских и одно-скатных кровель, вставка элементов витражного остекления, сдвижка сек-ций относительно друг друга в секционных зданиях, применение сэндвич-панелей различной фактуры (перфорации). Третий вопрос - экономическая составляющая данного проекта. В ре-

зультате исследования было выявлено, что до 1 января 2018 в Вологодской области требуется построить 176 тысяч квадратных метров жилья для рас-селения из аварийных домов. Средняя стоимость квадратного метра по Вологодской области составляет 34410 руб., а стоимость квадратного мет-ра разработанной конструкции 32036 руб. По результатам расчета эконо-мия составляет 104.456.000 руб. Следовательно, делаем вывод о том, что данная конструкция не только надежная и архитектурно выразительная, но и экономически эффективная. Представленное конструктивное решение целесообразно для примене-

ния в малоэтажном строительстве (жилые здания до 3-х этажей, возможны решения с дополнительным мансардным этажом). Варьируя толщину сэн-двич-панелей данную конструкцию можно применять для строительства в любых климатических районах. Особенно разработанное конструктивное решение будет востребована в удаленных районах с неразвитой строитель-ной инфраструктурой, т.к. данные конструкции имеют малый удельный вес, сформированы в компактную транспортную упаковку, могут перево-зиться любым видом транспорта и, соответственно, будут иметь низкую стоимость перевозки, что позволит снизить стоимость 1м2 жилья.


Список литературы 1. Постановление Правительства Вологодской области "Об областной адресной про-

грамме № 7 "Переселение граждан из аварийного жилищного фонда в муниципальных образованиях Вологодской области с учетом необходимости развития малоэтажного жилищного строительства на 2013 - 2017 годы" (вместе с "Областной адресной про-граммой № 7 "Переселение граждан из аварийного жилищного фонда в муниципаль-ных образованиях Вологодской области с учетом необходимости развития малоэтажно-го жилищного строительства на 2013 - 2015 годы", "Перечнем аварийных многоквар-тирных домов")/Вологда-29 апреля 2013г. (ред. от 20.01.2014) №484.

2.СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии». Актуализи-рованная редакция СНиП 2.03.11-85/Минрегион России.-М.:ЦНИИСК им. В.А. Куче-ренко, 2012.-93с.

3.Руководство для проектировщиков к Еврокоду 3: проектирование стальных конст-рукций EN 1993-1-1, EN 1993-1-3, EN 1993-1-8. Л. Гарднер, Д. А. Нетеркот. – М.:МГСУ, 2012 – 224с.

УДК 624.014

ЖУКОВА ИЛОНА СЕРГЕЕВНА КАЗАКОВА ЕВГЕНИЯ ДМИТРИЕВНА

Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет [email protected]

К РАСЧЕТУ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ,

ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КИПЯЩЕЙ СТАЛИ Жукова И.С., Казакова Е.Д. К РАСЧЕТУ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КИПЯЩЕЙ СТАЛИ

Представлены результаты обследования пространственной стальной фермы и дана оценка прочности растянутых элементов фермы, выпол-ненных из кипящей стали. Оценка прочности растянутых элементов про-ведена с учетом сопротивления хрупкому разрушению по методике, раз-работанной в ЦНИИПСК им.Мельникова.

В работе приводятся результаты оценки прочности растянутых элемен-

тов стальных ферм, выполненных из кипящей стали с учетом сопротивле-ния хрупкому разрушению. Фермы являются элементами перехода трубо-проводов тепловых сетей через автомобильную дорогу к микрорайону Лоста г. Вологда. Плоские фермы пролетом 18 м, выполненные из равно-полочных прокатных уголков, объединены в пространственную конструк-цию. Высота пространственной фермы в осях 1,25 м, ширина 0,6 м. По верхнему поясу фермы уложены траверсы, на которые опираются два тру-бопровода в теплоизоляции. Опирание фермы шарнирное на железобетон-ные опоры. Общий вид перехода трубопроводов тепловых сетей показан на рисунке 1.


Рисунок 1-Общий вид перехода трубопроводов тепловых сетей

При ремонте подъездной дороги возникла необходимость в увеличении

пролета пространственной фермы перехода и увеличении сечения трубо-проводов тепловых сетей. Возможны были два варианта решения этого во-проса: или реконструкция существующего перехода с увеличением его на 4,5 м до пролета равного 22,5 м, или проектирование нового. Для оценки возможности реконструкции существующего перехода было

проведено его обследование. Результаты диагностирования пространст-венной фермы показали, что все элементы имеют поверхностный коррози-онный износ, и уменьшение толщины проката в среднем составляет 0,3 мм от номинального значения. Прогиб конструкции не превышает предельно-го значения по нормам проектирования. Для определения марки стали ферм перехода были вырезаны образцы и

проведены испытания по оценке механических свойств стали, сделан хи-мический анализ, дана оценка отпечатков по Бауману. Результаты иссле-дований показали, что исследуемая сталь относится к кипящей. Данная сталь имеет ряд недостатков: во-первых, пониженную хладостойкость, во-вторых, меньшую прочность и большую пластичность и в-третьих, разви-тую ликвацию. Поэтому, в связи с реконструкцией перехода, требовалось установить уровень напряжений в наиболее нагруженных растянутых эле-ментах ферм с учетом сопротивления хрупкому разрушению. По СП16.13330.2011 [1] использование кипящих сталей в конструкциях

сварных ферм, относящихся ко 2 группе конструкций, эксплуатируемых при температурах выше -45 ºС не допускается. Однако переход, построен-ный 40 лет назад, успешно эксплуатировался и никаких отказов в его рабо-те не наблюдалось. Поэтому возникла необходимость в оценке прочности растянутых элементов с учетом хрупкого разрушения при увеличении пролета фермы и возможности его реконструкции.


Расчет фермы перехода выполнен по пространственной схеме с помо-щью программно-вычислительного комплекса SCAD с учетом несиммет-ричного загружения фермы. В соответствии с [2] вертикальная нагрузка на узлы фермы учитывалась с коэффициентами 0,65 и 0,35. При расчете учи-тывалось загружение фермы ветровой нагрузкой при возможной установке на ней рекламных щитов. Получены максимальные значения усилий и на-пряжений в растянутом нижнем поясе. Оценка прочности стали растяну-тых элементов фермы проведена с учетом сопротивления хрупкому раз-рушению по методике, разработанной в СТО 02494680-0049-2005 [3]. По методу, предлагаемому в [3], определялось наибольшее растягивающее напряжение max в расчетном сечении элемента, вычисленное по сечению нетто по формуле (1):

хр u

maxu

R

, МПа (1)

где хр – коэффициент условий работы элементов конструкций при по-ниженных температурах;

uR – расчетное сопротивление по пределу прочности, для стали Вст3кп2 принималось равным 350 МПа;

u – коэффициент надежности для элементов конструкций, рассчи-тываемых по временному сопротивлению, принят 1,3.u

Коэффициент условий работы элементов конструкций при пониженных температурах хр вычислялся по формуле (2):

1 2хр хр хр , (2) где 1хр – коэффициент, учитывающий хладостойкость применяемой

стали и толщину проката, определяется по формуле (3); 2хр – коэффициент, учитывающий вид и форму соединения, прини-

мается по [3]. Значение коэффициента 1хр определялось по формуле:

0,35 0,150 0

1хрТ tТ t

, (3)

где 0Т – температура, принятая в зависимости от температуры испыта-ний на ударную вязкость (КСU) по ГОСТ 27772, для стали ВСт3кп2

00 10Т С ; Т – температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью

0,98 по СП 131.13330.2011 [4] для города Вологды – 37ºС; 0t = 10 мм; t – номинальная толщина элементов фермы, t = 6 мм.


В результате расчетов коэффициент хр1β 0,684 . Коэффициент хр2β , учи-тывающий вид и форму соединения для нахлесточных соединений с флан-говыми угловыми швами, принят равным 0,87. Проведенные исследования показали, что условие формулы (1) не вы-

полняется: max 189,682 184,154 МПа МПа

Следовательно, предложенное конструктивное решение недопустимо. В связи с этим был сделан вывод о невозможности реконструкции ферм пе-рехода и принято решение о строительстве нового из стали ВСт3сп. Новые пространственные фермы изготовлены из гнутосварных профилей квад-ратного сечения с сохранением схемы решетки и габарита ферм по высоте и ширине. Список литературы 1. СП 16.13330.2011. Свод правил. Стальные конструкции. Актуализированная ре-

дакция СНиП II-23-81*: утв. Минрегион России 27.12.2011 г. № 791. – Взамен СНиП II-23-81*; введ. 20.05.2011. – М.: Минрегион России, 2011. – 143 с.

2. Пособие по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологиче-ские трубопроводы (к СНиП 2.09.03-85). – М.: 1989. – 113с.

3. СТО 02494680-0049-2005. Стандарт организации. Конструкции стальные строи-тельные. Основные принципы расчета на прочность, устойчивость, усталостную долго-вечность и сопротивление хрупкому разрушению: утв. ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельни-кова»18.05.2005 г. № 133. – Введ. 30.05.2005. – М.: ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова», 2005. – 23 с.

4. СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*: утв. Минрегион России 30.06.2012 г. № 275. – Взамен СНиП 23-01-99*; введ. 21.01.2013. – М.: Минрегион России, 2013. – 120 с.

УДК 728 ЗЫБИНА МАРИНА АНАТОЛЬЕВНА ЧЕРНЫШ НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА


ПАНЕЛЬНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВА

ВОПЛОЩЕНИЯ ПРОГРАММ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЬЯ Зыбина М.А., Черныш Н.Д. ПАНЕЛЬНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВА ВОПЛОЩЕНИЯ ПРОГРАММ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЬЯ

Панельное домостроение будет существовать пока в России есть ну-ждающиеся в улучшении жилищных условий, коммунальные квартиры и другие проблемы в решении жилищных вопросов за счет государства, Па-нельное домостроения — это возможность для воплощения государст-венных программ строительства социального жилья. Сегодняшние па-нельные дома имеют приемлемые качественные характеристики. Панель-ное домостроение совершенствуется. Разработаны новые планировоч-ные, инженерные и конструкторские решения. Панельные дома измени-


лись по энергоэффективности. Технология позволяет в довольно короткие сроки возводить современные и комфортные многоквартирные жилые комплексы.

Целью данной работы является выявление будущего для панельного до-

мостроительства, учитывая историю его развития, преимущества и недос-татки. Вопрос массовой индустриализации строительства возник в 30-х годах

прошлого столетия. Первые дома, в которых были использованы крупные панели, выпол-

ненные из армированного бетона, появились в 1910 году, в составе Фо-рест-Хилс Гарденс, расположенном в одном из пригородов Нью-Йорка, Куинсе. Архитектор из города Детройт Гросвенор Аттербери является ро-доначальником панельного домостроительства. Принцип строительства панельных домов получил название Система

Аттербери. Следом за США этот метод переняли Европейские страны. В Германии первое здание было построено в период с 1926 года по 1930 год в Берлин-Лихтенберге, по проекту советника по строительству Мартина Вагнера. В период с 1947 по 1965 год в Берлине и четырех французских городах

были возведены образцы Жилого блока Ле Корбюзье. Жилой блок Ле Кор-бюзье представлял собой тип высотного дома и являлся прообразом со-временного крупнопанельного строительства в архитектуре и философии жилья. Крупнопанельное домостроительство в странах бывшего СССР было

воплощено позже. В послевоенное время остро стояла задача обеспечить индивидуальным жильем многомилионное население страны и таким об-разом искоренить морально устаревшие дома с многосемейными и комму-нальными квартирами и перейти к более функциональным и быстровозво-димым домам. В 1948 году в Москве был построен первый 4-х этажный каркасно-

панельный дом. До 1951 года типовыми сериями из пяти- и девятиэтажных панельных домов были застроены микрорайоны. Они были достаточно просторными и удачно спроектированными. После постановления правительства «О дальнейшей индустриализации,

улучшению качества и снижению стоимости строительства» и «О развитии жилищного строительства в СССР» (начиная с 1956 года) задание перед инженерами и архитекторами было поставлено следующим образом ― разработать проекты, позволяющие намного снизить затраты на возведе-ние панельного дома и обеспечить квартирами всех трудящихся. Приори-тет отдавался высоким темпам строительства и экономии средств. Это бы-ло бесплатное жилье, разрабатывающееся в целях выполнения градострои-


тельных программ. Появились известные «хрущевки». В народе их стали называть «хрущобами» за ряд определенных неудобств: маленькие и часто нерациональные размеры кухонь и жилых комнат; узкие коридоры и лестничные клетки; низкие потолки; совмещенные санузлы; плохая шумоизоляция; недостаточная теплоизоляция — прохлада зимой и, наоборот — жара

летом (особенно на верхних этажах); ряд недоделок при строительстве, которые часто жильцам самим при-

ходилось устранять. Отсутствие различий в планировке панельных домов было положено в

основу культовой комедии советских времен «С легким паром», когда жи-тель одного города по ошибке оказывается в другом городе, но, без труда попадает в «свою» квартиру, пользуясь своими ключами. Основным не-достатком подобных проектов была однотипность возводимых сооруже-ний, что привело к созданию целых микрорайонов с домами-близнецами серого цвета. На смену пятиэтажкам ― «хрущевкам» пришли «брежневки». Изна-

чально восьми-девятиэтажные дома серий к середине 70-х годов прошлого века подросли до 12-ти и 16-ти этажей. В домах появились лифты и мусо-ропроводы. Была значительно улучшена тепло- и шумоизоляция. Плани-ровка в «брежневках» стала более удобной. «Брежневки», строительство которых началось в 1970-х годах, во многом являются прототипами совре-менных типовых новостроек. Целью этого проекта было обеспечение от-дельными квадратными метрами всего населения к 1980 году. Но к середине 80-х годов XX столетия собственными квартирами обла-

дали около 85% семей. В 1986 году М.С. Горбачев продлил этот срок еще на 15 лет. Во времена перестройки крупнопанельное домостроение оказалось в

глубоком кризисе. Помимо общих для всей страны экономических причин этому поспособствовали и причины субъективные — гражданам новой России хотелось жить исключительно в кирпичных домах, а «панели» ста-ли воспринимать как символ «советского застоя и серости». Домострои-тельные комбинаты стали закрывать. К панельным домам давно сформировано несколько предвзятое отноше-

ние. Здания советской поры не отличаются внешней архитектурной при-влекательностью, имеют определенные технические недостатки, с кото-рыми приходится мириться жильцам, что у многих вызывает отторжение. Такое индустриальное жилье критикуют, называют пережитком про-

шлого, но, вместе с тем, признают, что именно это изобретение человече-ства позволяет решать социально острую проблему обеспечения граждан


доступным жильем. При этом следует отметить, что современный город практически невозможно представить без панельных домов. Во-первых, оказалось, что строить кирпичные дома значительно дороже

и дольше, чем панельные, так что квартир в таких домах на всех не хватит. А во-вторых, выжившие домостроительные комбинаты, используя дости-жения научно-технического прогресса, произвели глубокую модернизацию производства и доказали, что панельные дома — совсем не значит «плохие дома». Сломить устоявшийся негативный образ панельных зданий помогли и

строители с архитекторами, разработавшие на основе имевшихся совет-ских «серий» весьма функциональные и красивые проекты домов, которые по внешнему виду и эксплуатационным качествам практически ничем не уступают (а по некоторым характеристикам превосходят) дома кирпичные. Пристальное внимание вызывает вопрос качества панельного домо-

строения со стороны покупателей и застройщиков, надзорных органов в области жилищного строительства. Интерес всех сторон в повышении уровня качества подтверждается не только внешним преображением пане-ли, но и изменениями технических регламентов, требований к работникам строительных компаний. Панельное домостроение совершенствуется. Раз-работаны новые планировочные, инженерные и конструкторские решения. Панельные дома изменились по энергоэффективности. Технология позво-ляет в довольно короткие сроки возводить современные и комфортные многоквартирные жилые комплексы. Благодаря разработанной и широко внедренной бесшовной технологии

отделки фасада, на доме полностью отсутствуют межпанельные швы, что дает возможность закрепить различные элементы декора и использовать разнообразные цветовые и архитектурные решения. Кроме того, бесшов-ная технология отделки предусматривает утепление фасада, работает на теплосбережение и экономию энергоресурсов, а также позволяет ликвиди-ровать, свойственные для панельного домостроения, протечки и промерза-ния стыков наружных стен. В «теплом фасаде» на поверхность утеплителя наносится тонкослойная в четыре миллиметра штукатурка, которая позво-ляет фасадам дышать, дом становится еще более теплым, все швы оказы-ваются закрытыми и неспециалист не может определить, что это панель-ный дом. Перспективы панельного домостроения непосредственно связаны с со-

циально-экономическим аспектом данного вопроса. На сегодняшний день темпы роста доходов граждан не позволяют предположить массовую пере-ориентацию спроса на более дорогое жилье. По различным оценкам по-рядка 80% жителей города хотели бы улучшить свои жилищные условия. Именно панельные дома на сегодняшний день могут удовлетворить спрос большой части людей, желающих приобрести квартиру в новом доме. Сравнительно низкие цены и высокие темпы строительства обеспечивают


панельным домам конкурентоспособность среди других типов строящихся жилых объектов. Нельзя говорить о том, что панель исчерпала свои возможности. Эта

технология домостроения активно используется во всем мире и является весьма современной. Технологии панельного строительства ушли далеко вперед. В Европе сегодня возводят панельные дома, которые действитель-но вызывают уважение как к качеству строительства, так и к архитектур-ным решениям. В России по-настоящему прогрессивного панельного до-мостроения все еще нет. Прежде всего панельные технологии должны да-вать более высокое качество проживания, в том числе и разнообразную ар-хитектуру ― это закономерный вектор развития рынка. Чаще всего красота и качество архитектурных решений связаны не с

финансовыми, а скорее с интеллектуальными затратами. В этом вопросе нет прямой зависимости: чем оригинальнее фасадное решение, тем дороже обходится проект. Чтобы добиться более яркого визуального восприятия дома, нужно тщательно проработать проект и приложить больше интел-лектуальных усилий. Если панельное домостроение сохранит свои пре-имущества по цене и скорости строительства, приведет потребительские характеристики в соответствие с тенденциями спроса, то спада в объемах строительства панельных домов не произойдет. Таким образом, в статье проследили хронологию зарождения панельных

домов, дальнейшее их развитие и усовершенствование, плюсы и минусы различных технологий строительства. Список литературы: 1. Смоляго Г.А., Дронова А.В. Возможности совершенствования качеств наружных

стен при возведении и эксплуатации малоэтажных «пассивных» домов // Вестник Бел-городского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. № 2. С. 12—15.

УДК 528.48

КАПУСТИН ВЛАДИМИР КОРНЕЛИЕВИЧ, МЕЗЕНЦЕВА АЛЁНА ГРИГОРЬЕВНА Юго-Западный государственный университет

[email protected]

МЕТОДИКА СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВОПРОСОВ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

Капустин В.К., Мезенцева А.Г. МЕТОДИКА СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВОПРОСОВ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

Для разработки эскизных проектов землеустройства и проектов меже-вания земельных участков не требуется высокая точность определения координат на местности. Использование геодезических GPS- приёмников в этом случае будет громоздким и экономически не оправданным. Для по-зиционирования на местности могут использоваться спутниковые нави-гационные приёмники, которые просты в обращении и при использовании


предлагаемой методики могут обеспечить достаточную точность ре-зультатов.

Прибор GARMIN DAKOTA 20 представляет собой туристический нави-

гационный GPS –приёмник. С помощью этого устройства можно опреде-лять широту и долготу в системе координат WGS-84. Мировая геодезиче-ская система WGS-84, разработанная в США [1]. На её основе разработана глобальная навигационная система – GPS. Она состоит из трёх сегментов. Космической группировки навигационных спутников. Наземных станций слежения. И сегмента пользователей, куда входит упомянутый прибор. Для разработки методики наблюдений, пригодной для практического

использования были использованы пункты учебно- исследовательского геодезического полигона ЮЗГУ. Территория студенческого городка ЮЗГУ достигает 24-х га. На этой территории, силами преподавателей, студентов и при поддержке ректората, в различные периоды времени заложена сис-тема долговременных геодезических пунктов и определено их планово- высотное положение, как с помощью GPS- технологии, так и с помощью точных наземных измерений. Приёмник располагался на железобетонных турах с известными коорди-

натами в системе СК-42 и определял геодезические WGS-84 координаты. Пересчёт координат из одной системы в другую производился с помощью компьютерной программы Photomod GeoCalculator [2]. При проведении повторных наблюдений с одних и тех же пунктов поли-

гона с помощью навигатора GARMIN DAKOTA 20 было замечено, что ре-зультаты подвержены незначительным колебаниям. Как было показано в работе [3], отклонения имеют систематическую и случайную составляю-щие. Поэтому статистическая обработка результатов наблюдений и компа-рирование приборов могут повысить точность позиционирования на мест-ности. Для определения систематической составляющей погрешности доста-

точно провести серию наблюдений на твёрдом геодезическом пункте, рас-положенном на незначительном удалении от исследуемой территории. В результате обработки наблюдений могут быть получены поправки к пло-ским прямоугольным координатам Х и Y. Эти поправки следует вводить после статистической обработки наблюдений на новых определяемых пунктах. Опыты, проведенные в июле и ноябре сего года показали, что по-правки не остаются постоянными. Однако их максимальное изменение в 1,2 м можно считать незначительным. В частности, для навигатора GARMIN DAKOTA 20 на опытном полиго-

не в июле были получены значения поправок в координаты СК-42 для δХ=-4,5 м и для δY=-5,6 м. До проведения статистической обработки результатов наблюдений по-

лезным может быть графическое представление поля распределения по-


грешностей (см. рисунок). Плотность облака точек характеризует условия приёма сигналов от спутников.

Рисунок. Поля рассеивания абсолютных погрешностей

а)- для Тура-1; б)-для Тура-2 Таблица 1.

Тур 1 Тур 2

ΔX,м ΔY, м

Δ, м

Дата 2014 г Время ΔX,м ΔY,м Δ, м Дата

2014 г Время

1 4,6 7,7 9,0 8.11 10-40 1,6 4,5 4,8 8.11 10-00 2 4,6 5,4 7,1 10-50 3,5 4,5 5,7 10-10 3 0,9 5,2 5,3 11-00 3,4 5,7 6,6 10-20 4 2,7 7,6 8,1 11-10 1,6 3,3 3,7 10-30 5 2,8 5,3 6,0 9.11 10-40 5,3 4,6 7,0 9.11 10-00 6 4,7 4,2 6,3 10-50 3,5 4,5 5,7 10-10 7 4,6 5,4 7,1 11-00 9,0 4,8 10,2 10-20 8 2,8 4,1 5,0 11-10 7,1 5,8 9,2 10-30 9 4,6 7,7 9,0 10.11 10-40 5,3 4,6 7,0 10.11 10-00 10 4,6 5,4 7,1 10-50 5,3 5,8 7,9 10-10 11 4,6 5,4 7,1 11-00 3,5 4,5 5,7 10-20 12 2,7 6,4 6,9 11-10 1,5 5,6 5,8 10-30 Ср. 3,7 5,8 4,2 4,9 B сш

51° 44’ 11,4834ʹʹ 51° 44’ 05,8826ʹʹ

L вд

36° 08’ 47,4303ʹʹ 36° 08’ 47,4711ʹʹ

Из приведенной таблицы следует, что при одиночном наблюдении воз-

можна погрешность в 10 метров (Тур 2, 09.11.2014 г., в 10-20 м.в.).


Для статистической обработки наблюдений, на наш взгляд, достаточно 12 результатов, полученных в течение трёх дней, примерно в одно и тоже время суток, с интервалом в 10 минут. Пример такого определения приве-ден в таблице 1. Используя систематические поправки из предыдущего (июль) цикла на-

блюдений определим абсолютные погрешности определения положения геодезических пунктов навигатором GARMIN DAKOTA 20 и предлагае-мой методики наблюдений. Погрешность по абсциссе составит: для Тура 1 ΔХТ1= 3,7 м – 4,5 м = -0,8 м; для Тура 2 ΔХТ2= 4,2 м -4,5 м = 0,3 м. Погрешность по ординате составит: для Тура 1 ΔYT1= 5,8 м - 5,6 м = 0,2 м ; для Тура 2 ΔYT2= 4,9 м - 5,6 м = -0,7 м. Погрешность положения: для Тура 1 ΔТ1= 0,8 0,2 0,82м; для Тура 2 ΔТ1= 0,3 0,7 0,76м. Таким образом, из проведенных экспериментов следует, что предлагае-

мая методика наблюдений обеспечивает точность позиционирования по-рядка одного метра, а этого вполне достаточно для эскизной проработки проектов землеустройства, проектов межевания, а также для рекогносци-ровки и поиска утерянных геодезических пунктов при ведении кадастро-вых работ. Список литературы 1. ГОСТ Р 51794-2008 Глобальные навигационные спутниковые системы. Системы

координат. Методы преобразований координат определяемых точек 2. http://geoid.ucoz.com/load/photomod_geocalculator_44/1-1-0-66 3. ДУБЯГА А.П., КАПУСТИН В.К.,БАЗАРОВА Е.А., АКСЕНТЬЕВА Ю.Ю.,

ПЛОХИХ М.А. Экспериментальное исследование точности GPS- позиционирования смартфонами. Будущее науки-2014 [Текст]: Сборник научных статей Международной молодежной научной конференции (23-25 апреля 2014 года), в 3-х томах, Том 2, Юго-Зап. гос. ун-т., А.А. Горохов, Курск, 2014, 382 с.


УДК 693.5 КИРЯТКОВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА,

КОМИНА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет

E-mail: [email protected]

АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

Киряткова А.В., Комина Л.А. АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

В работе проведен анализ достоинств и недостатков сборных, моно-литных и сборно-монолитных каркасов многоэтажных зданий. Приведен анализ расхода стали в монолитных рамах до пяти этажей при различ-ных пролетах и высоте этажа.

Выбор архитектурно-конструктивной схемы гражданского здания –

один из важнейших факторов, оказывающих влияние, как на его сметную стоимость, так и на ресурсосбережение на стадиях проектирования, строи-тельства и эксплуатации. Использование в проектах жилых зданий ресур-соэффективных конструктивных систем открывает большие возможности для снижения материалоемкости на 4,2-11,3% и энергоемкости на 5,3-11,2% строительства [1]. Конструктивная схема здания, в зависимости от пространственной комбинации несущих элементов, может быть бескар-касной и каркасной. Более предпочтительной для зданий из железо- бетона является – каркасная, которая может реализовываться в трех вариантах: со сборным, монолитным или сборно-монолитным каркасом. Сборному железобетону свойственны такие основные позитивные фак-

торы, как высокая производительность, готовые изделия на выходе полно-стью соответствуют проектным параметрам, значительно меньше срок окупаемости инвестиционных вложений, за счет сокращения периода строительства здания и снижения производственных затрат [2]. Одним из основных недостатков данной системы является то, что каж-

дый элемент этой системы, работает под нагрузкой практически независи-мо друг от друга, отсутствует перераспределение усилий, что в целом приводит к увеличению усилий, возникающих в элементах сборного кар-каса, а следовательно к дополнительному расходу арматуры. Основными достоинствами домов, построенных методами монолитного

домостроения, являются высокая скорость строительства, гибкость в архи-тектурно – планировочных решениях, высокая устойчивость к неблагопри-ятным факторам окружающей среды. За счет увеличения ширины моно-литных зданий (по сравнению со зданиями из кирпича и сборного железо-бетона) удается не только сэкономить материалы, но и на 20-30% снизить расход тепла на обогрев дома [2]. Благодаря своим технологическим осо-бенностям монолитные дома более устойчивы к воздействиям неблагопри-ятных техногенных и природных факторов, они и более долговечны (уста-


новленный проектный срок эксплуатации современных панельных зданий от 50 до 100 лет, а построенных по монолитной технологии ориентировоч-но 200лет). К недостаткам монолитных зданий можно отнести высокую, по сравне-

нию с каркасными железобетонными зданиями, продолжительность строи-тельства превышающую на 20% и увеличение трудоемкости на строитель-ной площадке от 25% до 30% при одинаковых показателях суммарных трудовых затрат, а так же удорожание бетонных работ при отрицательных температурах. Факторы «за» и «против» монолитного домостроения, при детальном рассмотрении неравноценны, как следствие – с каждым годом растет объем монолитного домостроения в различных регионах РФ. Для повышения жесткости и конструктивной безопасности используют

сборно-монолитный каркас, который в наибольшей степени используют эффект пространственной работы здания. Сборно-монолитный каркас име-ет следующие преимущества: снижение стоимости строительства несущих конструкций здания до

39% с учетом возврата затрат от увеличения площади; уменьшение веса несущих конструкций до 40%; возможность использования не конструктивных материалов с низки-

ми показателями прочности в качестве наружных стен; большие возможности перепланировки помещений в период проекти-

рования, строительства и эксплуатации, пролеты от 2,7 до 9м; более экономичный расход арматуры, количество применяемой арма-

туры снижается в 1-5 раз; небольшой вес конструкций и, как следствие, отсутствие тяжелых ба-

шенных кранов с большой грузоподъемностью; отсутствие сварных соединений упрощает сборку каркаса, не требует

высокой квалификации рабочих. Недостатки сборно-монолитных железобетонных каркасов: отсутствует квалифицированных расчетчиков и проектировщиков, что

приводит к завышению ресурсоемкости объекта; более высокая, по сравнению с крупнопанельным, продолжительность

строительства; удорожание бетонных работ при отрицательных температурах, при-

менение полиметаллических водных концентраций (побочные продукты нефтедобычи), щелочноземельных металлов (натрий, хлор, кальций, маг-ний), использование цементов, при гидратации которых выделяется боль-шое количество тепловой энергии, а также добавок к ним, до минимума сокращающих потребление воды. Эти и другие новшества позволяют при сравнительно небольшой стоимости обеспечить твердение бетонов при температуре в пределах -15оС.


Еще одним немаловажным фактором при выборе архитектурно-конструктивного решения является стоимость 1кв.м полезной площади. Ориентировочная себестоимость в процентном соотношении составляет: кирпичные здания – 100% панельные здания – 77% монолитные здания – 83% Однако в регионах, где происходит становление рынка жилья для обес-

печения конкурентоспособности строительства строительные фирмы пере-ходят на монолитное домостроение. При этом несмотря на вложения на первом этапе (разовое приобретение комплекта опалубки на возведение нескольких домов, выполнение проекта), как правило, стоимость конечной продукции – квартира (1 кв. м жилья) снижается на 28-43%. В целях сни-жения материалоемкости в монолитных зданиях используют безригельные преднапряженные каркасы, позволяющие увеличить пролет плиты до 9-18,5м с расходом стали 15-35 кг/м2, что приводит к снижению расхода ар-матуры более 35%-75%, а бетона на 5%-25% [3]. Анализ конструктивных решений каркасных зданий, используемых в

строительстве, так же показывает, что предпочтительнее всего сборно-монолитное каркасное домостроение. Кроме экономичности каркасных схем за счет максимального освобож-

дения объема здания от несущих конструкций, эта технология обеспечива-ет моральное долголетие зданий и гибкую архитектурную и инженерную организацию внутренней среды. Сборно-монолитный каркас, это: применение сборных многоярусных или монолитных колонн; применение ригельных или безригельных каркасов, со сборными или

монолитными ригелями; применение сборных, сборно-монолитных или монолитных перекры-

тий. В данной работе был проведен анализ расхода бетона и арматуры при

увеличении этажности в монолитном железобетонном каркасе с перекры-тием из сборных железобетонных плит на основе двухпролетной рамы с пролетом 5,6м, 6м, 7,8м, шагом рам 6м и высоте этажа 3м, 4,2м. Класс бе-тона рам В20. Расчет рам был произведен в вычислительном комплексе для прочностного анализа конструкций методом конечных элементов – SCAD для 2,3,4 и 5 этажной рамы. Согласно полученному результату было установлено, что наиболее вы-

годными по расходу стали и бетона в строительстве зданий высотой 5 эта-жей включительно, являются монолитные рамные железобетонные карка-сы с высотой этажа 3,0 м в сравнении с высотой этажа 4,2м, т.к. увеличе-ние высоты этажа на 0,1м влечет увеличение удельного расхода стали примерно на 2%.


При увеличении пролета здания с 5,6 м до 7,8 м, удельный расход стали сокращается на 0,7-1% Наиболее выгодным решением, по расходу бетона и стали при строи-

тельстве зданий высотой 5 этажей включительно из монолитного рамного железобетонного каркаса, является, принятие рамы на 4 или 5 этажей с вы-сотой этажа не выше 3м и максимальной длиной пролета 7,8м. В зданиях свыше 5-ти этажей целесообразно использовать сборно-

монолитные каркасы, т.к. они являются менее материалоемкими, а при ша-ге колонн свыше 9м целесообразно использовать безригельные предна-пряженные сборно-монолитные каркасы. Список литературы 1. Кобелева С.А. Методические подходы проектирования ресурсо- и энергоэффек-

тивных зданий / С.А. Кобелева // Строительство и реконструкция – Орел: Госуниверси-тет, 2011 - №5 – с. 18-20.

2. Мельников Н. Факторы повышения эффективности монолитного строительства / Н. Мельников – Строительство и недвижимость.

3. Сборно-монолитное каркасное домостроение [Электронный ресурс]: сайт ООО «завод «Стройдеталь» - Режим доступа: http://strdetal.ru/technology.html.

УДК 69.059.7 КОМИНА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА,

КИРЯТКОВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет


СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

Комина Л.А., Киряткова А.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

В работе рассмотрены конструктивные решения железобетонных зданий, применяемых в российской строительной индустрии и выбрано наиболее приемлимое для строительства в населенных пунктах областно-го и районного значения – сборно-монолитный каркас.

В настоящее время в практике российского домостроения наиболее от-

работаны 6 видов конструктивных схем каркасных зданий: • Связевый каркас межвидового применения 1.020-1/87; • Каркас с безбалочными безкапительными перекрытиями - «КУБ-2.5»; • Сборно-монолитный каркас межвидового применения с применением

плиты несъемной опалубки s=6 см (патент № 2107784); • Сборно-монолитный каркас межвидового применения с применением

пустотной плиты; • Монолитный безригельный каркас с шагом колонн 6 метров; Универсальная архитектурно-строительная система серии Б-1.020.7 (Бе-

лорусская).


Высокий уровень индустриального изготовления конструктивных эле-ментов связевого каркаса межвидового применения 1.020-1/87 позволяет достичь высокой скорости его монтажа. Однако фиксированная сетка ко-лонн ограничивает планировочные решения на стадии проектирования. Из-за шарнирного соединения колонн с ригелем конструктивная схема не обладает достаточной пространственной гибкостью. В процессе монтажа каркаса присутствуют сварочные работы, в том числе «ванна» сварка ар-матуры больших диаметров, что требует дополнительных высококвалифи-цированных специалистов и усиленного контроля на строительной пло-щадке. Для каркаса с безбалочными безкапительными перекрытиями – «КУБ-

2.5» конструктивная схема основана на проточно-агрегатной технологии изготовления тяжелых крупногабаритных железобетонных конструкций в условиях завода. Каркас тоже предполагает фиксированную сетку колонн. Кроме того, небольшая высота несущих элементов приводит к перерасходу арматурного металла, снижению жесткости здания, увеличению доли сва-рочных работ. При монтаже каркаса необходимы высококвалифицирован-ные специалисты. Полное заводское изготовление всех несущих конструкций сборно-

монолитного каркаса межвидового применения с применением плиты – несъемной опалубки S=6см: колонн, плит и ригелей обеспечивает их высо-кое качество и надежность каркаса здания. Исполнение предварительно напряженных элементов каркаса позволяет увеличить пролеты и значи-тельно уменьшить расход металла. Шаг колонн может быть любой, - до 12-ти метров, что, в совокупности с практически не ограниченной высотой этажей, позволяет значительно разнообразить архитектурно-планировочные решения. Без сварные монтажные узлы соединения основ-ных элементов: колонна-ригель-плита, а также «штепсельные стыки» ко-лонн повышают жесткость каркаса, позволяют достичь сейсмостойкости здания до 10 баллов. Простота монтажа при полном отсутствии сварочных работ позволяет достигать высокой скорости и качества строительства да-же при недостаточно квалифицированных рабочих кадрах. Конструктивная схема, которая при ограничении шага колонн до 9 мет-

ров, полностью сохраняет достоинства сборно-монолитного каркаса с применением пустотной плиты, в тоже время, позволяя значительно сни-зить долю монолитного бетона в процессе монтажа при незначительном увеличении расхода сборного железобетона Исполнение полностью монолитного безригельного каркаса с шагом ко-

лонн 6 метров в условиях строительной площадки требует повышенной ответственности работников и усиленного контроля в процессе строитель-ства, большой штат высоквалифицированных рабочих и специалистов по ведению монтажных работ. В большом объеме присутствуют сварочные


работы. Фиксированная сетка колонн и плоское перекрытие ограничивают планировочные решения здания.

Рисунок 1- Относительный расход арматурной стали на армирование

монолитных и сборно- монолитных каркасов

Таблица 1 – Сравнительная характеристика каркасных зданий

Вид каркаса Расход сборного железобетона на 1м2 площади, кг

Связевый каркас межвидового применения 1.020-1/87

0,18

Каркас с безбалочными безкапительными перекры-тиями «КУБ 2.5» 0,27

Сборно-монолитный каркас межвидового примене-ния с применением плиты -несъемной опалубки тол-щиной 6см

0,18

Сборно-монолитный каркас межвидового примене-ния с применением пустотной плиты 0,25

Монолитный безригельный каркас с шагом колонн 6 м 0,12

Универсальная архитектурно-строительная система серии Б-1.020.7 (Белорусская серия) 0,17

В универсальной архитектурно- строительной системе серии Б-1.020.7

при высоком уровне индустриализации производства сборных элементов достигается большая скорость монтажа каркаса. Вместе с тем ограничива-ются планировочные решения здания из-за фиксированной сетки колонн.


Каркас не обладает достаточной пространственной жесткостью. Широкие монолитные участки по осям колонн требуют установки тяжелых монтаж-ных подмостей при монтаже сборно-монолитного перекрытия, что затруд-ныет ведение последующих работ по устройству наружных и внутренних стен. В данной работе в зависимости от размеров сетки колонн для панельных

зданий 6,0х6,0 м, для каркасно-монолитных 6,6х7,2 м и для каркасных сборно-монолитных 7,2х7,8 м и расхода арматуры построен график на ри-сунке 1. Для 6 рассмотренных видов каркасных зданий посчитан расход железо-

бетона на 1 м2 площади, представленных в таблице 1[1] и [2]. Анализ конструктивных решений каркасных зданий, используемых в

строительстве показывает, что предпочтительнее всего сборно-монолитное каркасное домостроение. Кроме экономически каркасных схем за счет максимального освобожде-

ния объема здания от несущих конструкций, эта технология обеспечивает моральное долголетие зданий и гибкую архитектурную и инженерную ор-ганизацию внутренней среды. Список литературы 1. Мельников Н. Факторы повышения эффективности монолитного строительства /

Н. Мельников – Строительство и недвижимость. 2. Сборно-монолитное каркасное домостроение [Электронный ресурс]: сайт ООО

«завод «Стройдеталь» - Режим доступа: http://strdetal.ru/technology.html.

УДК 69.059.7 КОМИНА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА,

КИРЯТКОВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет


АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОCТИ ПЕРЕКРЫТИЙ Комина Л.А., Киряткова А.В. АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОЕМКОCТИ ПЕРЕКРЫТИЙ

В работе проведен анализ расхода стали, армирования плиты ребри-стого перекрытия в зависимости от пролета и прикладываемой нагрузки.

При строительстве зданий стоимость перекрытий в общем объеме может

составлять от 5-15%, поэтому снижение затрат на изготовление перекры-тий существенно влияет на стоимость здания в целом. В практике строительства используют как монолитные, так и сборные

перектытия. Достоинствами монолитных перекрытий являются высокая несущая способность, возможность выполнения в различных формах и размерах, установка в невозможных местах для плит перекрытий, кроме этого монолитные перекрытия обладают высокими пожаростойкими и шумоизоляционными характеристиками, обеспечивают дополнительную


прочность стенам, а также имеют небольшую толщину, ровную поверх-ность, облегчающую проведение штукатурных работ. Основными достоинствами сборных перекрытий являются быстрота

монтажа, возможность монтажа при любых погодных условиях. Используя достоинства сборных и монолитных перекрытий в настоящее время ис-пользуют сборно- монолитные, которые включают в себя достоинства тех и друг, основными из которых являются понижение себестоимости данной конструкции за счет сокращения подготовительных, а также арматурных процессов, высокая несущая способность, улучшение показателей шумо- и теплоизоляции, высокая устойчивость к возгоранию, возможность уложить в перекрытие любую разводку, обеспечить монтаж в труднодоступных местах. На выбор конструктивного решения перекрытий так же влияет и себе-

стоимость строительства, которая в первую очередь зависит от расхода стали и бетона. Данные показатели определяются нагрузкой, действующей на перекрытие, размером пролета, классом используемой арматуры, а так-же конструктивным решением плиты и здания. При выборе класса арматуры имеются ограничения в соответствии с [1],

поэтому в качестве рабочей продольной арматуры используют в основном А400, а для поперечного армирования сеток А240 или В500, поэтому вы-бор арматуры на себестоимость влияет незначительно, т. к. стоимость 1 т арматуры А240, А400 и В500 составляет 25100-29600 в зависимости от диаметра расхождения в цене составляет 0,3-0,5%. При выборе конструктивного решения перекрытий основными являются

три типа плит: ребристая, пустотная и сплошного сечения. Показатели расхода плит при пролете 6м к нормативной нагрузке 6-7 кН/м2 приведены в таблице 1[2].

Таблица 1 – Показатели расхода материала плит

Тип плиты Расход материалов Бетон, см/м2/% Арматура, кг/м2/%

Ребристая плита ребрами вниз 7,1/63 6,5/130 Плита с круглыми пустотами 11/100 5/100 Плита с овальными пустотами 9,2/71 4,5/85 Сплошная плита 16/132 13,5/262

Разброс в расходе бетона и стали перекрытий в зависимости от конст-

руктивного решения здания представлен в таблице 2[3] и [4]. Из таблицы 1 видно, что сплошная плита дает больший расход бетона

и стали, а из таблицы 2 очевидно, что конструктивное рещение здания по расходу бетона влияет незначительно, а по расходу стали может отличать-ся более чем в два раза. Один из путей снижения монолитных сплошных перекрытий это использование ребристых перекрытий.


Таблица2–Характеристика перекрытий различных видов каркасных зданий

Вид каркаса

Приведенная толщина пере-крытия,см/%

Расход ста-ли на 1м2

перекрытия, кг/%

Связевый каркас межвидового примене-ния 1.020-1/87

14,7/91,9

14,2/105,2

Каркас с безбалочными безкапительными перекрытиями «КУБ 2.5» 16,0/100 20,2/149,6

Сборно-монолитный каркас межвидового применения с применением плиты -несъемной опалубки толщиной 6см

14,6/91,25 9,8/72,6

Сборно-монолитный каркас межвидового применения с применением пустотной плиты

14,2/88,75 8,8/65,2

Монолитный безригельный каркас с ша-гом колонн 6 м 16,0/100 13,5/100

Универсальная архитектурно-строительная система серии Б-1.020.7 (Белорусская серия)

14,2/88,75 14,6/108,15

Анализ расхода бетона и стали монолитных ребристых перекрытий не-

однозначен и колеблется по приведенной толщине бетона от 10,5 до 16см, а по расходу стали от 8,3 до 21,5 кг на 1 м2, поэтому в данной работе был проведен анализ расхода арматуры при армировании монолитной плиты с пролетом l= 800 - 3000 мм при нагрузках g= 4,5; 6 и 8 кПа, толщина плиты 80мм и классе бетона В20. Расчетная схема для расчета плиты представлена на рисунке 1, где l –

пролет плиты, а q – нагрузка на плиту.

Рисунок 1 – Расчетная схема монолитной плиты


Расчет производили в соответствии с методикой [1]. Результаты расчета и подбор арматурной сетки в соответствии с [5] приведены в

таблице 3.

Таблица 3 - Армирование плиты ребристого перекрытия Нагруз-ка на 1м2

Пролет l,м

g 8кПа

Расход стали, кг/м2

g 6кПа


g 4,5кПа


0,8 4 В500-200 4 В500-200 0,98 4 В500-200

4 В500-200 0,98 4 В500-200 4 В500-200 0,98

1,0 4 В500-200 4 В500-200 0,98

4 В500-200 4 В500-200 0,98

4 В500-200 4 В500-200 0,98

1,2 4 В500-200 4 В500-200 0,98

4 В500-200 4 В500-200 0,98

4 В500-200 4 В500-200 0,98

1,4 5 В500-200 5 В500-200 1,54

4 В500-200 4 В500-200 0,98

4 В500-200 4 В500-200 0,98

1,6 4 В500-100 4 В500-100 1,96 4 В500-200

4 В500-200 0,98 4 В500-200 4 В500-200 0,98

1,8 4 В500-100 4 В500-100 1,96 5 В500-200

5 В500-200 1,54 4 В500-200 4 В500-200 0,98

2,0 5 В500-100 5 В500-100 2,94 5 В500-100

5 В500-100 2,94 5 В500-200 5 В500-200 1,54

2,2 5 В500-100 5 В500-100 2,94 4 В500-100

4 В500-100 1,96 5 В500-200 5 В500-200 1,54

2,4 5 В500-100 5 В500-100 2,94

4 В500-100 4 В500-100 1,96

5 В500-200 5 В500-200 1,54

2,6 8А240-100 6А240-100 5,89

4 В500-100 4 В500-100 1,96

4 В500-100 4 В500-100 1,96

2,8 8А240-100 6А240-100 5,89 4 В500-100

4 В500-100 1,96 4 В500-100 4 В500-100 1,96

3,0 10А240-100 6А240-100 7,89 8А240-100

6А240-100 5,89 5 В500-100 5 В500-100 2,94

При использовании арматуры класса В500 арматура сетки обоих на-

правлений принималась равного диаметра для удобства укладки, при раз-работке схемы укладки сеток диаметр конструктивной арматуры можно уменьшить до 3мм, что приводит к снижению расхода стали на 5-7%. По результатам расчета видно, что: Пролет плиты до 1,5 м не влияет на армирование, так как независимо

от площади требуемой арматуры по сортаменту подбираем сетку с расхо-дом арматуры 0,98 кг/м2; С увеличением пролета плиты свыше 1,5 м на каждые дополнитель-

ные 100 мм пролета расход стали возрастаем на 10-15%;


При пролете плиты до 1,2 м расход стали при изменении нагрузки с 4,5 кПа до 8 кПа оставался практически неизменнным; С увеличением нагрузки на 1 кПа при одинаковых пролетах расход

стали увеличивался на 15-25%; При проектировании монолитных ребристых перекрытий наиболее

оптимальный шаг второстипенных балок по расходу стали монолитной плиты 0,25 от пролета главной балки. Список литературы 1. Свод правил по проектированию и строительству: СП 52-101-2003. Бетонные и

железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – Введ. 1.03.2004. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 53с.

2. Байшев Ю. П., Плохих В. И. Эффективные конструкции железобетонных плит перекрытий. Уральская государственная архитектурно-художественая академия, г. Ека-теринбург.

3. Мельников Н. Факторы повышения эффективности монолитного строительства / Н. Мельников – Строительство и недвижимость.

4. Сборно-монолитное каркасное домостроение [Электронный ресурс]: сайт ООО «завод «Стройдеталь» - Режим доступа: http://strdetal.ru/technology.html.

5. Государственный стандарт: ГОСТ 8478-81*. Сетки сварные для железобетонных конструкций.- Утв. и введ. Постановлением Государственного комитета СССР по стан-дартам от 18.05.81.- М.- 5с.

УДК 728 КУЗИК ХРИСТИНА ОЛЕГОВНА

ЧЕРНЫШ НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА Россия, Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова [email protected]

ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ В

ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ Кузик Х.О., Черныш Н.Д. ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ В ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ

В пользу зеленых кровель говорит их способность связывать пыль, ув-лажнять воздух, оживлять архитектурный облик городов, защищать кровельное покрытие, повышать тепло- и огнестойкость здания. Зеленая кровля ― инновационная технология, имеющая много преимуществ: по-вышает эффективность инженерных решений, позволяет получить эко-номические приоритеты при эксплуатации, а также улучшает внешний вид здания.

Рост городов, отвод земель для строительства жилья, общественных

комплексов и возведения промышленных объектов приводит к увеличе-нию объектов из стекла и бетона и, как следствие, экологическим пробле-мам. Зеленая крыша является одним из вариантов для улучшения экологи-ческой ситуации в городах.


Превратить крышу в зоны для общения, прогулок, занятий спортом, уст-ройства детских площадок, отдыха и проведения мероприятий позволяет устройство эксплуатируемой конструкции. Идея сада на крыше выглядит привлекательно и с точки зрения создания

оригинального архитектурного облика объекта. За счет создания дополнительной эксплуатируемой площади, улучшения

эстетического вида, экологичности объектов с зеленой крышей увеличива-ется экономический эффект от использования здания. В курсовом учебном проекте, выполняемом в процессе освоения дисци-

плины «Типология и архитектурно-конструктивное проектирование», на тему « Многофункциональный общественный центр » идея использования зеленой кровли оказала влияние на формообразование объекта и направле-на на оптимизацию воздействия городской экологии на человека и его здо-ровье. Решение о применении зеленой крыши в курсовом проекте предполагает

изучение имеющегося в России и Европе опыта внедрения зеленых техно-логий. В Европе технология разбивки садов и лужаек на крыше успешно прак-

тикуется несколько десятилетий, обязательное наличие зелени на крыши государственных учреждений прописано в законе. Дания ― первая страна, где эта технология стала популярной, лидер по внедрению крышного озе-ленения. В Германии зеленые крыши можно было встретить еще в 1960-х годах. Внедрению зеленых технологий в России за последние годы стали уде-

лять значительно большее внимание. Зеленая эксплуатируемая кровля ста-новится экономическим инструментом в части следования передовым ми-ровым трендам, повышения привлекательности, стоимости зданий и дос-тижения высокой общественной оценки на международном уровне. Зеленые» крыши ― это «хорошо забытое старое». В мире можно встре-

тить здания, озелененные крыши которых простояли не одно десятилетие. Этот факт доказывает долговечность такого решения. С 2010 года в крупных российских городах проходит фестиваль иннова-

ционных технологий в архитектуре и строительстве с международным участием «Зеленый проект», где происходит обсуждение идеи и способы адаптации технологий к российскому строительству. Одним из ярких примеров является зеленая крыша бизнес-центра

CrownePlaza в комплексе зданий аэропорта «Пулково» в Санкт-Петербурге. В проекте, осуществленном в 2011 году, была создана кровля с экстенсивным озеленением площадью более 2000 кв. м (рис. 1).


Рис. 1. Бизнес-центр Crowne Plaza в Санкт-Петербурге

Зеленые крыши применены и при строительстве объектов международ-

ного уровня к Олимпиаде 2014 года в Сочи и Чемпионату мира по футбо-лу 2018 года. Решение о внедрении зеленых технологий при проектировании новых

сооружений зависит от строительных компаний. Принятие решения зави-сит не только от экономических условий, но и с учетом сложившихся сте-реотипов: риск возгорания; сложность обслуживания и высокая стоимость ремонта; значительный вес системы, воздействующий на конструкцию здания; возможно повреждение гидроизоляции прорастающими корнями растений; высока стоимость озеленения и эксплуатационных расходов. Однако озеленение крыши выгодно не только с экологической, но и с

экономической точки зрения. Крыша с травяным покрытием способствует сбережению теплоэнергоресурсов, позволяет значительно уменьшить тем-пературные колебания, улучшает звукоизоляцию здания. В отличие от современных крыш, нагревающихся в жаркие дни до 80 °С

(что вызывает движение воздуха и, как следствие, — загрязнение его час-тицами пыли), крыша с травяным покрытием нагревается всего лишь до 25°С, а благодаря конвекции практически не теряет тепло. Помимо этого, за счет «дыхания» корней растений температура травяного покрытия даже в морозы всегда выше нулевой отметки. Излучаемое от стен зданий тепло также частично поглощается травяным ковром кровли и аккумулируется слоем почвы содержащейся в растениях влагой. Благодаря этим свойствам в домах с зеленой крышей великолепный микроклимат. По сути, травяной ковер кровли — это своего рода естественная система кондиционирования. Своим высоким теплотехническим свойствам зеленая крыша обязана воз-душной прослойке, образующейся между стеблями растений. Согласно исследованиям норвежских специалистов поверхность листвы

зеленой крыши практически в 100 раз превышает площадь самой кровли. Благодаря этому травяной ковер площадью всего 15 м2 может произвести кислород в количестве, достаточном для 10 человек. Зеленая крыша — ве-


ликолепный самоочищающийся природный фильтр воздуха: трава пре-красно улавливает частицы пыли. Озеленению поддаются самые различные кровли ― односкатные, дву-

скатные, плоские и остальных форм. Главное, чтобы уклон не превышал 40 градусов. Среди причин, называемых противниками озеленения крыш, выделяют

дополнительные нагрузки на несущие конструкции здания, инженерная и техническая сложность проектирования. Отечественные строительные стандарты предусматривают допустимые нагрузки в случае экстенсивного озеленения при насыщении грунта водой не выше 70 кг/м2 поверхности, а при интенсивном озеленении ― не более 300 кг/м2. Мнения «против» обусловлены подчас недостаточностью знаний и ин-

формации, небольшим опытом в этой сфере. Практика показывает, что при современном развитии технологий строительства и озеленения они успеш-но эксплуатируются, например, в скандинавских странах. «Зеленые» тех-нологии направлены на сохранение окружающей среды, а также на созда-ние максимально благоприятной экологической атмосферы внутри здания. Список литературы 1. Ярмош Т.С. Социокультурные функции жилой среды // Вестник Белгородского


2. http://www.rmnt.ru/story/landscapedesign/550705.htm 3. http://www.infosait.ru/norma_doc/10/10016/index.htm#i432319

УДК 624.011 КУЗНЕЦОВА КРИСТИНА АЛЕКСЕЕВНА, научный руководитель БУЛГАКОВА Л.И.

Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет [email protected]

ФОРМИРОВАНИЕ МОНТАЖНЫХ СТЫКОВ ПАНЕЛЕЙ ПСП

Кузнецова К.А., Булгакова Л.И. ФОРМИРОВАНИЕ МОНТАЖНЫХ СТЫКОВ ПАНЕЛЕЙ ПСП

В данной статье рассмотрены различные монтажные стыки панелей ПСП. Приведены особенности их крепления и схемы соединения.

Теоретические основы расчета панелей ПСП приведены в [1,2,3]. В дан-

ной работе мы рассматриваем монтажные стыки и схемы их соединения. Монтажный стык «Стена/Фундамент» Для крепления деревянных панелей стены к бетонному фундаменту или

бетонному перекрытию имеется целый ряд методик. Перед монтажом де-ревянных панелей стены нужно обратить внимание на ровность и плот-ность прилегания. Для защиты древесины рекомендуется использовать


прокладку из пород древесины, устойчивым к гниению (например, белая акация) в нижней части деревянной панели. В месте крепежа снаружи ис-пользуют листы железа. Скрепление с бетоном осуществляется с помощью резьбового соединения; обшивка профилем деревянных панелей осущест-вляется с помощью деревянных саморезов и дюбелей.

Рисунок 1 - Расположение и вариант сборки монтажного стыка

«стена/фундамент»

Монтажный стык «стена/стена» Монтажный стык «стена/стена» подразделяется на «стена/угол стены»,

«Стена/продольная часть стены», «стена/ребро стены». Также как и в дру-гих монтажных стыках, во всех упомянутых стыках типа «стена/стена» не-обходим плотное скрепление элементов. Для этого возможно применение деревянных саморезов, которые могут применяться в углу, перпендику-лярно плоскости элемента.

а) б)

в) Рисунок 2 - Расположение и вариант сборки монтажного стыка «сте-

на/стена» а) угловое соединение, б) Продольный стык с использованием соедининия «гильза» , в) тавровое соединение


Деревянные саморезы должны располагаться перпендикулярно к плос-кости деревянной панели с торца элемента. Кроме того, чтобы обеспечить герметичность шва, в него перед завинчиванием вставляют специальную изоляционную ленту. Это делается, чтобы исключить возможность появ-ления микро-щелей. Для более плотного соединения элементов стены ис-пользуют глухари с неполной резьбой или с подкладочной шайбой. Для большей статичности можно использовать саморезы с полной резьбой. Рис.2б показывает стык стеновых элементов с включением стальной гиль-зы. Соединение происходит с двух сторон через гильзу с помощью шпиль-ки. На рис. 2в приведено тавровое соединение, которое необходимо, на-пример, для соединения перегородок и несущих стен. Данное соединение позволяет использовать как и самоцентрирующийся монтаж, так и плотное соединение. Монтажный стык «Стена/перекрытие/стена». Соединение элементов потолка возможна с помощью уголка или

шпильки. С помощью этих средств связи горизонтальные нагрузки (на-пример, ветер) передаются на потолок, а также действуют как разгружаю-щие напряжения. Монтаж стыка «перекрытие/стена» может осуществлять-ся с помощью деревянного профиля. В качестве материала для обшивки используется фанера, а также профиль из другого материала. Отверстия в потолочных панелях позволяют соединить их шпильками.

Рисунок 3 - Расположение и вариант сборки монтажного стыка

«стена/перектытие/стена» Монтажный стык «перекрытие/перекрытие» По производственным и транспортно-техническим причинам ширина

панели ограничена (от 3 до 4.8 м), поэтому, чтобы получить потолок больших размеров, приходится соединять панели. Для этого используется пазовое соединение. При сосредоточенной вертикальной нагрузке на пере-крытия могут возникать сжимающие напряжения, что может привести к разрушению. С двух сторон располагаются накладки (например, фанера или 3-х слой-

ный пластик), которые вмонтированы сверху и снизу панели, что ускоряет монтаж. В дальнейшем существует возможность вклеивания (резьбового


или нагельного соединения), причём можно использовать не только допу-щенные к применению специализированные строительные клеи, но и дру-гие клеи, которые проходят по минимальным требованиям.

а) б)

в) Рисунок 4 - Расположение и вариант сборки монтажного стыка «пере-крытие/перекрытие»: а) ступенчатый паз с резьбовым соединением, б) продольный стык с накладками с обеих сторон (жёсткий стык), в) стыко-

вое соединение с наклонным резьбовым соединением.

Таким образом, рассмотрев и изучив виды монтажных стыков панелей ПСП, мы установили, что в зависимости от соединяемых элементов, схемы стыка меняется, а также различаются материалы, используемые при мон-таже. Список литературы 1. Schickhofer, G./ BSPhandbuch, Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz/ G. Schickho-

fer, T. Bogensperder, T. Moosbrugger.-L: Graz, 2009 2. Материалы Международной научно практической конференции «Будущее науки

– 2014» 23-25 апреля 2014, г.Курск. Ракитина В.О., Кузнецова К.А., Булгакова Л.И.; Определение несущей способности нагельных соединений из ПСП(BSP), с.229.

3. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 5: Проектирование деревянных конструкций. EN 1995-1-1: пер.с англ./Дж.Порто, П.Росс; ред.серии Х. Гульванесян; М-во образования и науки Росс. Федерации, Моск.гос.строит.ун-т; науч.ред.пер. В.И. Линьков.-Москва: МГСУ, 2013.-308


УДК 69.059 ЛИТВИШКО ОЛЕГ ВАЛЕРЬЕВИЧ


ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПЕРЕУСТРОЙСТВЕ ЗДАНИЙ

Литвишко О.В. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПЕРЕУСТРОЙСТВЕ ЗДАНИЙ

Рассматривается проблема, связанная с правильным определением тех-нического состояния конструкций при проектировании переустройства зданий. Предлагается применение метода экспертных оценок для опреде-ления параметров, описывающих надежность, долговечность конструк-ций, не поддающихся прямому изучению на объекте. Анализируются неко-торые виды экспертного оценивания.

Недви́жимость - вид имущества, признаваемого в законодательном по-

рядке недвижимым. В России различают два вида недвижимости: 1) недвижимость по происхождению – к ней относятся земельные участ-

ки, участки недр и все, что прочно связано с землей, то есть объекты, пе-ремещение которых без несоразмерного ущерба их назначению невозмож-но. Именно к этому виду относятся здания, сооружения, объекты незавер-шённого строительства, т.е. объекты городской недвижимости;

2) недвижимость по закону - к ней относят подлежащие государствен-ной регистрации воздушные и морские суда, суда внутреннего плавания, космические объекты. Переустройство зданий - обобщающее понятие, обозначающее комплекс

работ, проводимых для улучшения эксплуатационных качеств объекта. Главным образом речи идет об уменьшении физического и морального из-носа. Понятие «переустройство» включает капитальный ремонт, модерниза-

цию, реконструкцию, аварийно-восстановительные работы и реставрацию, отличающиеся по составу и масштабу осуществляемых реконструктивных мер. Основными результатами переустройства зданий являются: Повышение конструктивной и эксплуатационной надежности зданий

средствами капитального ремонта и частично нового строительства. 1. Получение дополнительной жилой площади за счет уплотнения суще-

ствующей застройки – надстройки мансардных этажей и пристраиваемых объемов.

2. Сокращение энергопотребления в зданиях вследствие утепления ог-раждающих конструкций, модернизации систем инженерного оборудова-ния и применения контрольно-измерительных приборов.


Технико-экономическая целесообразность переустройства определяется как на стадии перспективного планирования, так и оценки (сравнения) проектных решений. При этом рассматриваются:

1) характер технических решений (конструктивные решения, технология и организация работ);

2) затраты и результаты, связанные с реализацией проекта переустрой-ства здания или сооружения. Важнейшей проблемой, связанной с проектированием переустройства

зданий является правильное определение технического состояния конст-рукций, их остаточной несущей способности и причин, вызвавших повре-ждения. Многие параметры, входящие в зависимости, описывающие надежность,

долговечность, различного вида износы конструкций, в большинстве слу-чаев не поддаются прямому измерению на объекте. В этом случае для оценки состояния привлекаются эксперты или группы экспертов, имею-щих существенный опыт. Такой способ определения параметров получил название метода экспертных оценок. Сущность данного метода заключается в проведении экспертами интуи-

тивно-логического анализа проблемы с количественной оценкой суждений и формальной обработкой результатов [1]. Получаемое в результате обра-ботки обобщенное мнение экспертов принимается как решение проблемы. В настоящее время применяются различные разновидности метода экс-

пертных оценок. К основным видам относятся: анкетирование и интер-вьюирование; мозговой штурм, дискуссия, совещание, оперативная игра, сценарий. Анкетирование и сценарий предполагают индивидуальную работу экс-

перта. Интервьюирование может осуществляться как индивидуально, так и с группой экспертов. Остальные виды экспертизы предполагают коллек-тивное участие экспертов в работе. Независимо от индивидуального или группового участия экспертов в работе целесообразно получать информа-цию от множества экспертов. Это позволяет получить на основе обработки данных более достоверные результаты, а также новую информацию о за-висимости явлений, событий, фактов, суждений экспертов, не содержа-щуюся в явном виде в высказываниях экспертов. Преимущества каждого из видов экспертного оценивания определяются

рациональной областью применения. Во многих случаях наибольший эф-фект дает комплексное применение нескольких видов экспертизы. Список литературы 1. Ушаков И.И., Бондарев Б.А. Основы диагностики строительных кон-

струкций. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. 204 с.


УДК 72.025.5 ЛИХАЧЕВА АГНЕССА ЮРЬЕВНА

Россия, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова

[email protected]

ЛОФТ КАК СТИЛЬ СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЫ Лихачева А.Ю. ЛОФТ КАК СТИЛЬ СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЫ

В статье рассматривается архитектурное направление – лофт-стиль. Этот стиль направлен на преобразование, как правило, производственных корпусов в жилые и многофункциональные зоны общественного назначе-ния. В работе рассмотрены отечественные и зарубежные примеры лоф-тов. Автор приходит к заключению, что это направление современной ар-хитектуры перспективно.

Архитектура – это очень обширное понятие, которое нога в ногу шло с

развитием человечества. Каждый век оставил в истории какой-то след. VIII в. до н. э.-V в. н. э. привнесли в архитектуру античный стиль с заворажи-вающей коллонадой, XII-XV вв. – это потрясающий готический стиль со стрельчатыми сводами и замечательными витражами. Пришло время и XXI веку оставить свой след в архитектуре. Лофт (англ. loft – чердак) – стиль, архитектурное направление, для кото-

рого жилое или офисное пространство создается путем преобразования как правило, производственных помещений, проще говоря, зданий промзоны (заброшенных фабрик, заводов, складов). Этот стиль – незаменимая вещь в переполненных мегаполисах и даже просто в густонаселенных городах. Часто встречаются заброшенные склады и старые фабрики в черте города, которые могли стать хорошими и просторными квартирами, офисами для любителей большого пространства и высоких потолков. Этот замечательный стиль впервые начал использоваться в Америке.

Идея использования заброшенных мануфактур под жилье и рабочие по-мещения возникла уже в сороковых годах в фабричном районе Манхэтте-на. Тогда цены на землю в центре города поползли вверх, – промышлен-ные предприятия стали выводить на окраины. А освободившиеся площади охотно осваивали люди искусства, привлеченные как функциональными характеристиками жилья (высокие потолки, хорошее освещение), так и низкими, по сравнению с обычными квартирами, арендными ценами. Пройдя путь от мастерской до стильного помещения, лофт оказался на

пике моды к 1950-м годам. Именно здесь сосредотачивается артистическая жизнь Нью-Йорка. Модные художники открывают в лофтах свои галереи и студии. Хрестоматийный пример – «Фабрика» Энди Уорхола (рисунок 1). Вскоре, лофты из жилья оригинального и творческого превратились в эли-тарные апартаменты. В центре города цены на жилые помещения посте-пенно выросли и уже не все свободные художники, даже популярные, мог-


ли позволить себе аренду лофта. Им на смену пришли люди более прагма-тичные и успешные в финансовом плане – финансисты, юристы, адвокаты, маклеры. В 1960-е годы лофт стал завоевывать популярность в Европе. Сейчас в

современных мегаполисах Западной Европы – в Лондоне, Манчестере, Амстердаме, Хельсинки и других городах жилье в зданиях переоборудо-ванных фабрик, заводов является одним из самых дорогих и престижных (рисунок 2). Сегодня этот архитектурный стиль привлекает любого совре-менного жителя мегаполиса.

Рисунок 1 – Лофт «Фабрика» Энди Уорхола. Нью-Йорк

Встречаются разные проявления лофта: - «нard lofts» – жесткий лофт – для создания новых резиденций исполь-

зуется уже существующая постройка; - «soft lofts» – мягкий лофт – в данном случае под лофт используются

специально спроектированные и построенные для него здания; - коммерческий лофт – обычно индустриальные пространства, мини-

мальная высота потолков 5 метров, используются в коммерческий целях, чаще всего располагается на последних этажах здания или на чердаке;

- жизненный лофт – дизайн создается под жилые помещения.

Рисунок 2 – Интерьеры квартир в стиле лофт


Лофт-направление в Россию пришло в конце 90-х и закрепилась в сере-дине 00-х. Самый известный Московский лофт – «Винзавод», ечь идет о гектарах творческого пространства. Он соединяет все направления совре-менной культуры: выставки, фестивали, лекционные программы, кинопо-казы, концерты, театральные премьеры. Здесь собраны художественные галереи, мастерские художников, дизайнеров и фотографов, арт-кафе, шоу-румы модной одежды, книжный магазин, детская студия и многое другое.

Рисунок 3 – Московский лофт «Винзавод»

В Москве большое количество бывших промышленных зданий и склад-ских помещений отдано под офисы пример лофт-квартал «Даниловская мануфактура» появился на территории одноименной бывшей текстильной империи, основанной в 1867 году. Сейчас лофт-квартал включает апарта-менты, офисы, магазины и развлекательные заведения. Основной объем бывших цехов имеет исторический вид: архитекторы

сохранили проемы и разрезку стен, при этом соединив корпуса стеклян-ными переходами. Исторические фасады зданий были дополнены стеклян-ными коробами с лестницами и металлическими деталями. В Белгороде культура лофт тоже начала развиваться. Один из первых

объектов расположен на проспекте Богдана Хмельницкого. Разместилась команда создателей лофта в одном из корпусов завода «Сокол» (рисунок4). Снаружи все печально, и в то же время – весьма атмосферно. Это многофункциональное арт-пространство, где есть фотошкола, лек-

ционные классы. На этой площадке проводятся самые различные меро-приятия, мастер-классы, презентации, обучающие занятия.


Рисунок 4 – Лофт в корпусах завода «Сокол». Белгород

Атмосфера и великолепие стиля лофт имеет достоинства и недостатки. Недостатком проживания в лофт-аппартаментах является то, что порой это бывшие промышленные здания в которых сложно зарегестрироваться. Еще одним минусом является то, что соседом через стенку может быть какой-то офис или вообще ночной клуб, так как законом это не запрещается. Еще одной проблемой для среднестатистического обывателя могут быть боль-шие затраты на коммунальные услуги. Самыми основными плюсами является – свободная планировка. В

большенстве случаев цены на лофт-апартаменты ниже обычного жилья на 15-20%. Так как по документам это нежилое помещение, то в любой мо-мент можно превратить его и в офис или в студию дизайна. Лофт это не просто жилье, а это стиль жизни владельца. Собственник

этого жилья, человек открытый, с безграничной фантазией. В большей степени это дом-мечта для современного человека. В нашей стране поколение-лофт набирает свои обороты. И возможно мы

научимся правильно использовать старые постройки во благо себе. Список литературы 1. книга Bridget Vranckx «150 Best Loft Ideas» 2. http://yellowhome.ru/2014/10/02/interer-v-stile-loft/ 3. http://rsg-management.ru/news/stil-loft-istoriya-i-realnost/ 4. http://techreader.ru/idei-i-dizayn/stil-loft-v-interere-osobennosti- stilya-i-ego- istoriya.html


УДК 665.6(075.8) МИРОШИН МАКСИМ АНДРЕЕВИЧ, АКСЕНОВА ОЛЬГА ИГОРЕВНА

филиал МЭИ в г. Смоленске [email protected]

ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОКЛАДКИ ГАЗОПРОВОДОВ Мирошин М.А., Аксенова О.И. ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКЛАДКИ ГАЗОПРОВОДОВ В данной статье рассматривается перспектива внедрения бестран-

шейных технологий прокладки газопроводов. Прокладка газовых труб под землей данным способом является достаточно трудоемким и затратным процессом, но имеет ряд преимуществ по сравнению с наземной проводкой газа, и в ряде случаев является незаменимым методом выполнения подоб-ного вида работ.

Необходимость прокладки газопроводов возникает, в том случае если

необходимо обеспечить жилое здание или промышленное предприятие те-пловой энергией. Прокладка газовых труб на сегодняшний день осуществ-ляется двумя способами либо наземным, либо подземным. Каждый из этих способов имеет как свои преимущества, так и недостатки и используется в зависимости от конкретных условий эксплуатации и обстоятельств. Надземный способ прокладки трубопроводов рекомендуется применять

при прокладке в горных и пустынных районах, болотистых местностях, в районах распространения вечномерзлых грунтов, в малонаселенных квар-талах городов, на территориях промышленных зданий, при переходе через какие-либо искусственные препятствия [1]. Надземная прокладка имеет ряд положительных качеств: трубы не нуждаются в дорогостоящей защите от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами, удобство экс-плуатации и обслуживания, так как трубы легко доступны для ремонта и наблюдения. Прокладка газовых труб под землей достаточно трудоемкий и затратный

процесс, но имеет ряд преимуществ по сравнению с наземной проводкой газа. Подземная прокладка, прежде всего, обеспечивает надежную защиту от повреждений, что и оказывает влияние на долговечность трубопровода. Основное преимущество подземного газопровода заключается в безопас-ности, так как он не подвержен физическому воздействию окружающей [1]. В случае, когда требуется, чтобы трубопровод пересекал автомагист-раль, прокладка газопровода под дорогой так же имеет существенное пре-восходство перед наземной прокладкой, так как не мешает движению ав-томобильному транспорту, особенно грузовому. При возникновении необ-ходимости газификации плотно застроенного жилого квартала, где доста-точно ценен каждый метр пространства, то и здесь прокладка под землей предпочтительнее наземной, за счет экономии пространства, при том, что


подземное размещение оправдано и с эстетической точки зрения, так как не изменяет вид ландшафта местности своим присутствием. Для большинства районов нашей страны предельным температурным

интервалом, при котором возможна эксплуатация газопровода, определя-ется 20 ̊С летом и -10 ̊С зимой, поэтому при прокладке открытым способом требуется защита газопровода теплоизоляционными материалами, при подземной прокладке этого делать не нужно, следует лишь правильно вы-брать глубину прокладки трубопровода, которая зависит от климатических особенностей местности [1]. В большинстве городов нашей страны из-за недостатка или отсутствия

соответствующего оборудования и материалов, прокладка данного рода коммуникаций производится в основном открытым способом. Это ведет к резкому увеличению стоимости работ, а также к необходимости разруше-ния дорожного полотна и перекрытию движения автомобильного транс-порта. Решение проблемы прокладки трубопроводов подземным методом

представляется в широком использовании бестраншейных технологий с применением специального оборудования. Под бестраншейными технологиями понимают технологии замены, про-

кладки, инспекции, ремонта и обнаружения различного рода дефектов в подземных коммуникациях с минимальным вскрытием земной поверхно-сти. Бестраншейные методы прокладки трубопроводов на сегодняшний день

являются приоритетными при производстве данного вида работ, и в ряде случаев являются незаменимыми. Прокладка газопровода таким методом, это высокотехнологический процесс, который осуществляется с помощью самого современного оборудования, такого как установки горизонтального направленного бурения. По определенной, заданной траектории сначала производится бурение скважины, после чего в нее затягиваются трубы не-обходимого диаметра [2]. Такие технологии дают возможность проводить работы надежно и быстро, а самое главное – с минимальным воздействи-ем на жизнедеятельность людей и работу объектов вблизи строительства. Преимущество бестраншейных технологий очевидно – данные технологии позволяют уменьшить объемы земляных работ, возможность сокращения срока строительства от 2 до 20 раз, сводится к минимуму риск возникнове-ния аварийных ситуаций во время монтажа труб. Бестраншейные технологии прокладки газопровода – это практичный,

экономичный, надежный и бережный по отношению к экологии и окру-жающей среде способ строительства, который на сегодняшний день быст-ро развивается и находит новые сферы применения в современном мире. Список литературы: 1. Ионин А.А. Газоснабжение: учеб. для вузов.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1989. -439 с.


2. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановле-ния трубопроводов. - М.: Прима-Пресс, 2002. -283 с.

НЕЦВЕТАЕВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА Россия, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

[email protected]

ПРОБЛЕМА МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ПАРКОВ И РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДОВ РОССИИ И

ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ Нецветаева О.В. ПРОБЛЕМА МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ПАРКОВ И РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДОВ РОССИИ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ

В статье поднимается актуальная тема – проблема отсутствия зеле-ных зон, парков и скверов в городах России. Рассматриваются различные решения этой проблемы.

Парки представляют собой открытые общественные пространства с ес-

тественным или искусственно организованным ландшафтом, предназна-ченные для отдыха, общения и развлечений горожан. Парк - это не только кусочек живой природы в урбанистической среде, но и легкие микрорай-она, в котором он находится, а также формирующий местное сообщество объект. [1] Парк — неотъемлемый элемент городской застройки. Однако достоин-

ство его определится только в том случае, если он будет высокохудожест-венным произведением искусства, в котором логично согласованы и при-ведены в единую систему элементы, формирующие его композицию. Каж-дая деталь в парке должна быть эмоционально выражена, наиболее эф-фектно показана, соразмерна содержанию пейзажа и функционально удоб-на. Важно, чтобы парк стал любимым местом отдыха людей. Это обязыва-ет паркостроителя не только знать приемы формирования паркового ком-плекса, но и уметь творчески применить их на практике в конкретных ус-ловиях местности.[2] При всех вариантах создания парка основная роль будет принадлежать

растительности. Она должна объединить, привести в логический порядок различные элементы, включенные в композицию, выявить характер пейза-жа, придать ему нужную выразительность, а также обеспечить максимум удобств для отдыха. Почти в каждом городе России мы можем наблюдать ряд проблем свя-

занных или с отсутствием оборудованных и приспособленных для жителей городов парков и мест отдыха или с их малой площадью и количеством. Перечислим основные проблемы, связанные с этим:

1. Нехватка доступных спортивных сооружений. Многие жители горо-дов и не против заниматься спортом, но не имеют этой возможности. Так как пусть и существуют нормы по доступности спортивных и других со-


оружений, но они часто не выполняются, и ехать в «далекий» центральный парк, чтобы побегать, мягко говоря, не имеет смысла, да и затраты времени получаются велики.

2. Отсутствие площадок для выгула собак. Собаки в городе есть, а гу-лять им негде. Это факт, урн для собачьих экскрементов тоже везде не на-ставишь. Хороший выход все узаконить и европеизировать жизнь собач-ников - сделать такие площадки и урны в парках, и в малых и больших.

3. Нехватка велосипедных дорожек и роллердромов, отсутствие проката велосипедов и роликов.

4. Нехватка в городе общественных туалетов. На мой взгляд, одна из са-мых острых проблем. Задумайтесь, гуляя в парке с ребенком, да или про-сто с друзьями или семьей, как часто возникает эта проблема. Место для гуляния людей организовать это конечно хорошо, но нужно еще и о более практических и земных вещах подумать.

5. Морально и физически устаревшее оборудование детских площадок в парках, что может нести опасность травм и повреждений детей.

6. Нарушение норм пешеходной доступности парков и мест отдыха на-селения.

7. Скудное или «умирающее» озеленение, часто оставленное без ухода. Итак, что мы жители и администрации наших городов могут сделать,

чтобы помощь в решении этих проблем. Для начала каждый город должен проанализировать эти проблемы, со-

брать социальные опросы о нуждах населения и составить концепцию раз-вития городской парковой структуры. Концепция - это система взглядов на какую-то проблему, определенное

видение, понимание вопроса. Вот почему для того, чтобы она родилась на-до бы сначала договориться об отправной точке - возникшей проблеме. [1] Концепция должна разрабатываться в несколько этапов и на всех них

администрация города должна играть роль представителя заказчика, регу-лятора.[1] Этап 1. Отбор проблемных территорий - нужно решить берем ли мы все

зеленые территории или только несколько, это нужно делать привлекая специалистов. Этап 2. Выявление проблем - изучаем общественное мнение: заказываем

опрос, привлекаем управление по делам молодежи с толпой волонтеров, задействуем социальные сети и СМИ. Этап 3. Формулировка задач. Здесь вполне справятся работники город-

ской администрации, но желательно перед выходом на конкурс придать документ с ТЗ по разработке концепции публичной огласке. Этап 4. Проведение предварительной обкатки ТЗ - что-то вроде мозгово-

го штурма, такое профессионально-общественное обсуждение просто на-меток, идей. Под это дело даже конференцию можно организовать с урба-нистами из Москвы или зарубежья. Привлечение знаменитых и популяр-


ных архитекторов и градостроителей сделает пиар городу и привлечет внимание жителей города. Этап 4. Проведение конкурса на разработку концепции развития парков.

Этап 5. Знакомство горожан с концепцией развития парков через интернет и СМИ. К сожалению, одна из самых больших проблем это неправильных под-

ход к решению проблем отсутствия мест отдыха. Ведь парки нужны, пре-жде всего, простым жителям города. Сюда приходят отдохнуть и рассла-биться после тяжелой трудовой недели, и для этого не нужны монумен-тальные строения из гранита и мрамора и многочисленные цветочные клумбы. Опыт западных городов показывает, что для этого нужно совсем немного – деревья, чистый газон, тропинки и самые обыкновенные лавоч-ки в тени. Конечно, к этому прилагаются тишина и безопасность. Все. Ни-каких каменных глыб, вытесанных в псевдоклассическом стиле и стоящих миллионы. А ведь у нас так любят все забетонировать, чтобы не сажать цветы каждый год и не стричь газон и кустарники. А ведь влияние зеленых зон, парков и скверов очень велико на психоло-

гическое и эмоциональное состояние жителей. Человек всегда стремится в лес, в горы, на берег моря, реки или озера.

Здесь он чувствует прилив сил, бодрости. Недаром говорят, что лучше все-го отдыхать на лоне природы. Санатории, дома отдыха строятся в самых красивых уголках. Это не случайность. Оказывается, что окружающий ландшафт может по-разному влиять на

психоэмоциональное состояние человека. Созерцание красот природы стимулирует жизненный тонус и успокаи-

вает нервную систему, положительно влияет на физическое и эмоциональ-ное состояние человека. После пребывания в городе, человек, оказавшись на лугу, в лесу, в парке, всегда чувствует облегчение. Тот, кто был взвол-нован, успокаивается, кто испытывал упадок сил, ощущает бодрость и свежесть. Такое влияние на человека оказывает не только голубое небо, свежий воздух, но и рельеф местности, разнообразие растительности, то есть ландшафт в целом.[3] Природное окружение несет определенную информацию о его состоя-

нии - через форму, цвет, звук. Информация, усваиваясь, существенно влия-ет на организм и поведение человека. Так, эстетически привлекательная форма природного окружения возбуждает определенное отношение к не-му, сопровождающееся сильными положительными эффектами: радостью, удовольствием, любовью, наслаждением. Эти переживания включаются в жизненные процессы личности, создавая ощущение бодрости, желание и потребность действовать. Тяготение к природным ландшафтам особенно сильное у жителей горо-

да. Еще в средние века было замечено, что продолжительность жизни го-рожан меньше, чем у сельских жителей. Отсутствие зелени, узкие улочки,


маленькие дворы-колодцы, куда практически не проникает солнечный свет, создавали неблагоприятные условия для жизни человека. С развити-ем промышленного производства в городе и его окрестностях появилось огромное количество отходов, загрязняющих окружающую среду. Разнообразные факторы, связанные с ростом городов, в той или иной мере сказываются на формировании человека, на его психике и здоровье. Это заставляет ученых все серьезнее изучать влияние среды обитания на жите-лей городов. Оказывается, от того, в каких условиях живет человек, какая высота потолков в его квартире, какая звукопроницаемость ее стен, как че-ловек добирается до места работы, с кем он повседневно общается, как ок-ружающие люди относятся друг к другу, зависит психологическое состоя-ние человека, его работоспособность, активность, настроение - вся его жизнь. В городах человек придумывает тысячи ухищрений для удобства своей

жизни - горячую воду, телефон, различные виды транспорта, автодороги, сферу обслуживания и развлечений. Однако в больших городах особенно сильно проявляются и недостатки жизни - жилищная и транспортная про-блемы, повышение уровня заболеваемости. Во многом это объясняется од-новременным воздействием на организм двух, трех и более вредных фак-торов, каждый из которых оказывает незначительное воздействие, но в со-вокупности приводит к серьезным бедам людей. Современный город следует рассматривать как экосистему, в которой

созданы наиболее благоприятные условия для жизни человека. Следова-тельно, это не только удобные жилища, транспорт, разнообразная сфера услуг. Это благоприятное для жизни и здоровья среда обитания; чистый воздух и зеленый городской ландшафт. Подведем итог, множество проблем развития городов и их структур су-

ществует сейчас. Одна из самых важных, несомненно, это проблема отсут-ствия зеленых зон, парков, их непригодность для использования населени-ем, плохое устаревшее оборудование их. Надеюсь, администрации городов и других населенных мест обратят внимание на эту проблему. Ведь здоро-вая и комфортная окружающая среда – это залог нашего счастливого бу-дущего и будущего наших детей. Список литературы. 1. Концепция развития парков Владимира. Что-то уже пошло не так.: [Электронный

ресурс] // Интернет - блог vladimir-city.blogspot.com , 2013. URL: http://vladimir-city.blogspot.ru/2014/01/blog-post.html (Дата Обращения: 25.10.2014)

2. Композиция городского парка: [Электронный ресурс] // stroypex.ru , 2013. URL: http://www.stroypex.ru/kompozitsiya-gorodskogo-parka.html (Дата обращения: 25.10.2014)

3. Мавлютова О.С., Роль парков в жизни города / Мавлютова О.С. // Сборник статей № 4 Межрегионального общественного экологического движения «Гатчина — Гатчин-ский Район — Санкт-Петербург — Кронштадт»: сб. науч. ст. – Санкт-Петербург, 2011 – С.181-183


УДК 728 ОЩЕПКОВА НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА ЧЕРНЫШ НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА


ПРЕДПРОЕКТНЫЙ ОБЗОР АКТУАЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ АВТОСТОЯНОК В МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ

КОМПЛЕКСАХ Ощепкова Н.Д., Черныш Н.Д. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ ОБЗОР АКТУАЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ АВТОСТОЯНОК В МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ КОМПЛЕКСАХ

В связи с ростом населения в городах заметен рост городской инфра-структуры, что наиболее всего отражается на сегменте личного авто-транспорта. Необходимость увеличения числа подземных паркингов не-сомненна. Любой автовладелец, у которого нет гаража или зарезервиро-ванного парковочного места рядом с офисом ежедневно испытывает трудности с поиском стоянки. Подземные парковки ― реальное решение проблем.

В рамках дисциплины «Типология и архитектурно-конструктивное про-

ектирование» студенты, обучающиеся по направлению бакалавриата 270800 — Строительство профиля подготовки «Проектирование зданий», разрабатывают курсовой проект на тему «Многоэтажный жилой дом-комплекс». Заданием предлагается размещение объекта в условиях город-ской застройки. В связи с этим следует разработать концепцию объемно-пространственной и конструктивной структуры здания. При размещении жилого дома-комплекса необходимо определить композиционную роль здания в окружающей застройке, продумать композицинно и масштаб внутридворового пространства, взаимосвязь с улицами с учетом характера окружающей застройки. Одна из проблем, требующих решения в процессе проектирования, — размещение автомобилей. Во всех странах мира рост уровня автомобилизации поднимает пробле-

му современных городов, связанную с обеспечением стоянками и гаража-ми все увеличивающееся количество автомобилей. По статистическим данным легковые автомобили частных владельцев (в

зависимости от климатических условий страны или других факторов) на-ходятся в пути в среднем 1—2 часа, а 22—23 часа стоят на автостоянках или на улицах, занимая большие площади и затрудняя работу городского транспорта. Наиболее остро стоит проблема парковки личного автотранспорта во

дворах жилых районов с большой концентрацией населения. Большое зна-чение имеет рациональное размещение гаражей. Стоянки для долговре-менного хранения автомобилей необходимо размещать в непосредствен-ной близости от жилых массивов (по нормам различных стран расстояние до стоянки в среднем не должно превышать 500 м) или включать их в жи-


лую застройку, а стоянки для кратковременного хранения — вблизи мест наибольшего скопления людей: деловых, торговых и общественных цен-трах. Гаражная проблема существует во многих странах. Строительство пар-

кингов в Европе ведется с шестидесятых годов. Среди подземных парко-вок середины прошлого века имеются весьма сложные в техническом пла-не сооружения, которые и сегодня представляют интерес для архитекто-ров. Следующим этапом освоения подземного пространства стало строи-тельство районных и городских систем подземных парковок, создаваемых по единому плану. В начале 2000-х годов в Лондоне разработана «Страте-гия гаражного строительства». Стратегия рассчитана на создание всех воз-можных типов парковок — наземных, подземных, муниципальных и част-ных, при этом количество машино-мест в них предполагается создать мак-симальное, т. е. «с запасом». В мире распространено использование пространств в центре городов для

строительства отдельно стоящих паркингов под землей и на поверхности. Действуют профессиональные объединения, регулирующие деятельность в гаражном сегменте, среди них известны British Parking Association, California Transit Association, Canadian Parking Association, Florida Parking Association и многие другие. Большинство новых проектов многоэтажных жилых комплексов, осо-

бенно многофункциональных, включают в себя гаражи, которые оборуду-ют в подвальных или первых этажах. В последние годы в мире появляются неординарные решения гаражного

вопроса в жилых комплексах, как в дубайском проекте Crystal Dome: в здании высотой 455 м, включающем 3000 апартаментов и 500 000 кв. м офисных площадей, будут оборудованы грузовые подъемники, достав-ляющие автомобили жильцов и служащих прямо на этажи, на специально оборудованные площадки рядом с квартирами и учреждениями. В этот ду-байский проект планируется вложить $1,5 млн. Существует четыре основных фактора, определяющих, какой будет пар-

ковка: наземной или подземной, одноуровневой или многоуровневой. Это стоимость создания парковки, стоимость земли, разница в размере дохода от объекта, в зависимости от того, каким видом парковки он располагает, наконец — градостроительные и технические ограничения. Преимущества подземных гаражей и стоянок очевидны. Подземные

парковки экономят территорию, поскольку могут быть размещены под су-ществующими зданиями, дорогами и озеленением. В экологическом отношении подземные паркинги также имеют пре-

имущества перед наземными: выброс выхлопных газов автомашин произ-водится лишь через вентиляцию, и в приземном слое концентрация их по-лучается ниже. Поэтому санитарно-гигиенические требования к размеще-нию подземных парковок значительно мягче. Важен энергетический ас-


пект: температура воздуха под землей круглый год остается постоянной и может составлять 8—13°С (в зависимости от породы), что позволяет суще-ственно уменьшить потребление энергии. В России подземные парковки строят достаточно давно, и в этой области

накоплен определенный опыт. Нормативная база в сфере строительства жестче, чем западная, однако она имеет ряд пробелов, связанных с приме-нением современных строительных технологий, которые не успевают включать в нормативы. Существует ряд юридических сложностей, связан-ных с тем, что в российских нормативных документах недостаточно четко определен статус подземного пространства. Устройство подземных парко-вок под участками, не находящимися в собственности владельца такой парковки, создает сложности при согласовании и базу для конфликтов в процессе эксплуатации. Подземный паркинг должен отвечать следующим требованиям: безопасность; круглосуточная охрана; технологичность; удобство въезда и выезда, которые должны быть расположены отдельно; наличие систем: гидроизоляции; вентиляции и контроля загазованно-

сти; пожаротушения и дымоудаления; связи; освещения; микроклимат (теплый и сухой; воздушные завесы, которые "тормозят"

доступ холодного воздуха снаружи, что особенно актуально в зимний пе-риод); отличный обзор; достаточная для всех типов автомобилей высота потолков и ширина

въездов-выездов, разъездов, парковочных мест. В зарубежной практике разработаны различные объемно-

планировочные решения и конструктивные схемы гаражей-стоянок: рам-повых, механизированных и автоматизированных. Проект многоуровнево-го паркинга предполагает боксовый и манежный, отапливаемый и не отап-ливаемый, надземный и подземный типы. Идея создания подземных парковок в новых многоэтажных домах акту-

альна для города Белгорода. В Белгородской области создана нормативная база для строительства

подземных парковок в многоэтажных жилых домах. Постановлением «О стратегии развития жилищного строительства на территории Белгородской области» предусмотрено положение о размещении гаражей-стоянок из расчета одно машино-место на каждую проектируемую квартиру. Регио-нальными нормативами градостроительного проектирования смешанной жилой застройки предусмотрено: ‒ обеспечение постоянного хранения расчетного количества легковых

автомобилей 1 машино-место на 1 построенную квартиру;


‒ обеспечение гостевых стоянок на придомовых территориях из расчета 1 машино-место на 2 построенные квартиры; ‒ 1 машино-место на каждые 30 кв. метров встроено-пристроенных не-

жилых помещений. При проектировании и строительстве арендных жилых домов следует

предусматривать строительство не менее 50 процентов открытых автомо-бильных стоянок от количества строящихся квартир. Особенности рельефа города Белгорода, небольшая площадь населенно-

го пункта должна подталкивать архитекторов города к использованию подземных площадей. Жители строящихся домов могут вступать в долевое строительство подземных парковок, а горожане будут благодарны строи-телям за высвобождение автотранспорта с внутридворовой территории, га-зонов и т.д. Однако следует учитывать, что паркинги в составе домов сильно влияют на себестоимость строительства и продажную цену квартир ― один только технический этаж, который обычно оборудуется над пар-кингом, требует много затрат. В настоящее время загруженность дворовых территорий города Белго-

рода автомобилями составляет 200%, парковочных мест не хватает. Реали-зуемость возможна с принятием соответствующего нормативного доку-мента, обязывающего застройщика при строительстве многоэтажных до-мов в городе Белгороде обязательно проектировать и вводить в эксплуата-цию подземные парковки. Проблема создания дополнительных парковочных мест в городской сре-

де становится все более актуальной с каждым днем и требует скорейшей реализации. Нарастающее количество автомобильного транспорта вынуж-дает горожан искать все новые и новые «убежища» для средств передви-жения. Проектирование подземной парковки в многоэтажном жилом доме-

комплексе является комплексной работой, в которой на концептуальном уровне необходимо решить широкий круг вопросов, связанных: с типоло-гией подземных гаражных комплексов; с организацией внутреннего про-странства в здании гаража; с конструктивным решением объема; с созда-нием в парковочных боксах внутри здания искусственного климата; с не-обходимостью проработки фасадов и придания внешнему облику зданий четко выраженное функциональное назначение и с целым рядом других важных вопросов, в том числе социального характера. Список литературы 1. http://www.rmnt.ru/story/landscapedesign/550705.htm 2. http://www.infosait.ru/norma_doc/10/10016/index.htm#i432319 3. Ярмош Т.С. Социокультурные функции жилой среды // Вестник Белгородского



УДК 699.86:692.232.45 ПАНЧЕНКО ЕЛЕНА ИГОРЕВНА

Россия, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова

[email protected]

КЛЕЕНАЯ ДРЕВЕСИНА В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Панченко Е.И. КЛЕЕНАЯ ДРЕВЕСИНА В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В данной работе рассмотрены свойства и характеристики клееной древесины. Из этого материала изготовляются различные современные строительные конструкции. Автор приходит к заключению, что тради-ционное и даже архаичное, дерево стало материалом XXI века – оно не только не уступает стали и железобетону, но и превосходит их в неко-торых областях современного строительства.

Признание древесины современным строительным материалом про-

изошло благодаря изобретению клееной древесины, по праву занимающей одно из лидирующих мест среди наиболее прогрессивных строительных технологий. Насколько востребованной окажется она в российской архи-тектуре, зависит от сегодняшних проектировщиков, от их способности преодолеть устоявшиеся стереотипы. Природный характер сырья и высочайшие требования к экологичности

клеев делают клееную древесину исключительно безопасным материалом. Она не является источником электромагнитного излучения. Дерево обла-дает способностью вбирать и отдавать влагу в зависимости от уровня влажности окружающей атмосферы, делая тем самым микроклимат в по-мещении более комфортным для человека. В отличие от металла и бетона, дерево практически инертно при контакте с минеральными солями, что обуславливает ее высокую коррозионную стойкость в химически агрес-сивных средах. Из дерева легко изготовить изделия различных габаритов и конфигураций. Использование равномерно просушенного сырья исключа-ет внутренние напряжения внутри массива и тем самым сводит на нет риск трещинообразования. При низком уровне влажности дереву не требуется химическая консервация. Риск загнивания или заражения грибком мини-мален при условии корректной установки и эксплуатации. Клееная древе-сина не требует дополнительной декоративной отделки: достаточно нане-сения защитных лаков. Красота текстуры дерева и специфика его воспри-ятия делают материал идеальным для любых интерьерных и экстерьерных решений. Прочность, легкость и технологичность обусловили широкое примене-

ние клееной древесины в производстве самых разных строительных конст-рукций – от простых балок и стоек до массивных панелей и сложных пря-мо и криволинейных рам, арок, ферм и структур. Таким образом, клееные деревянные конструкции (КДК) могут выполнять несущие и ограждающие


функции, и выступать в качестве декоративных элементов. Спектр их при-менения чрезвычайно широк, но наиболее ярко положительные качества клееной древесины проявляются в большепролетных несущих конструк-циях [1]. Совершенствование клеевых составов сделало возможным создание

большеразмерных конструкций длиной до 40-60 м и высотой до 2 м, кото-рые широко применяются во всем мире для перекрытия большепролетных сооружений самого различного назначения. На сегодняшний день макси-мальный перекрытый с помощью КДК пролет составляет150 м. Несущие конструкции из клееной древесины обладают качествами, благодаря кото-рым они потеснили, а в некоторых областях и полностью заменили метал-лические и железобетонные. Чем больше перекрываемый пролет, тем более эффективно применение

деревянных клееных конструкций. При небольших пролетах, до 24 м, при одинаковой несущей способности металлические конструкции сравнимы с деревянными. Для перекрытия больших пролетов идет примерно одинако-вое количество кубометров клееных деревянных конструкций и тонн ме-талла при практически двукратной разнице в цене. В случае с железобето-ном сама конструкция стоит столько же, сколько и деревянная, но ее зна-чительный вес требует серьезного усиления фундаментов, что приводит к удорожанию всего сооружения, также существенно выше трудозатраты на транспортировку и монтаж железобетонных конструкций. Напротив, лег-кость, прочность и высокая степень заводской готовности КДК позволяет быстро монтировать здание, а при необходимости – разобрать и перенести его на другое место. Особо необходимо отметить прекрасные эксплуатационные показатели

деревянных клееных конструкций в зданиях с повышенными требования-ми к коррозионной стойкости. Срок службы КДК в химически агрессив-ных средах во много раз больше, а затраты на поддержание конструкций в рабочем состоянии значительно меньше, чем при возведении подобных сооружений из металла или железобетона. Самым парадоксальным качест-вом клееной древесины можно считать ее высокую огнестойкость. Дерево – горючий материал, но поведение КДК при пожаре позволяет считать их более безопасными, чем конструкции из металла и железобетона. При зна-чительных размерах КДК подобное уменьшение сечения при расчетном уменьшении нагрузки на конструкцию во время пожара примерно на 30% не приводит к потере несущей способности в течение нормированного времени огнестойкости. Срок службы КДК подтверждается опытом эксплуатации объектов в те-

чение 55 лет. Соблюдение нескольких ключевых правил защиты конструк-ций от влаги, огня и гниения делают КДК практически вечными. Параллельно с развитием технологий производства и защиты КДК идет

поиск новых, более совершенных архитектурных и конструктивных реше-


ний, расширяющих функциональные возможности клееной древесины. Во всем мире клееные деревянные конструкции выделены в отдельную кате-горию. В результате идет постоянное обогащение типологии и формообра-зования клееных деревянных конструкций. Увеличиваются величины пе-рекрываемых пролетов, разрабатываются новые узловые соединения эле-ментов, новые формы покрытий из клееной древесины. Одним из основ-ных направлений поиска стали пространственные большепролетные по-крытия. В подобных системах нагрузка распределяется более равномерно, что позволяет создавать изящные ажурные инструкции. Изготовление та-ких структур требует высочайшего качества производства и точности мон-тажа. К сожалению, современный уровень развития российского рынка КДК не позволяет широко использовать подобные конструкции, но темпы его развития внушают надежду на качественный прорыв в самое ближай-шее время [2]. История КДК в России достаточно драматична. В ней были периоды

подъемов и спадов, не имеющие отношения к объективным качествам кон-струкций и общемировым тенденциям в их развитии. В 1990-е годы из-за общего кризиса в стране производство КДК было

практически прекращено, большая часть заводов закрыта, научно- иссле-довательская база сократилась до двух лабораторий. На фоне бурного всплеска во всем мире интереса к применению клееных конструкций на-ступивший спад отбросил Россию назад. В конце 1990-х началось восста-новление отрасли. Постепенно реконструировались уцелевшие заводы, из года в год росли объемы производства. На сегодняшний день действуют порядка 20 заводов по изготовлению клееных конструкций. Благодаря этим предприятиям, в нашей стране появляется все больше зданий, по-строенных с использованием КДК, тем не менее, пока рано говорить о формировании культуры клееных конструкций в России. Потенциальная емкость российского рынка превышает нынешний уровень производства почти в 100 раз. Стереотипы в восприятии деревянных конструкций, как со стороны про-

ектировщиков, так и со стороны заказчиков, постепенно уступают место пониманию преимуществ этого материала перед металлом и железобето-ном. Каждый новый пример использования КДК доказывает их высокие технико-эксплуатационные качества. Но основные проблемы клееных деревянных конструкций лежат в пра-

вовой и нормативной сфере. Вероятно, еще какое-то время согласование каждого объекта с применением большепролетных КДК будет проходить в экстремальных условиях борьбы с отсталостью норм пожарной безопасно-сти, полностью не соответствующих реальным свойствам клееной древе-сины. Список литературы


1. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. «Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК)». М.: Стройматериалы, 2013. – С. 300.

2. Слицкоухов Ю.В. «Индустриальные деревянные конструкции». М.: Стройиздат, 1991. – С. 308.

УДК 628.2 ПОЛИВАНОВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА, доцент, к.т.н.

БОКИНОВ ДМИТРИЙ ВАДИМОВИЧ, доцент, к.т.н. МОЖАЙКИН ВЛАДИМИР ВАЛЕНТИНОВИЧ, ст. преподаватель; ПОЛИВАНОВА СВЕТЛАНА АНДРЕЕВНА, студент гр. ВВ-01

Юго-западный государственный университет

СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Поливанова Т.В., Бокинов Д.В., Можайкин В.В., Поливанова С.А. СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Использование современных методов бестраншейной прокладки и ре-конструкции трубопроводов в системах водоснабжения и водоотведения обеспечивает безопасность проведения работ в городской среде, позволя-ет сократить необходимость в рабочей силе и оборудовании, а также минимизирует негативное воздействие на окружающую среду.

Используемые традиционные методы прокладки и реконструкции тру-

бопроводов до недавнего времени, независимо от их назначения, проводи-лись так называемым "открытым" способом. Они предусматривают вскры-тие дорожного полотна, рытье траншеи на заданную глубину, выравнива-ние дна траншеи ручным методом, создание песчаной подсыпки (не менее 10 см.), укладка трубопровода, засыпка проложенного трубопровода пес-ком, окончательная засыпка траншеи и, наконец, восстановление расти-тельного слоя или дорожного полотна. На сегодняшний день многие строительные компании как за рубежом,

так и в нашей стране отходят от практики прокладки и восстановления трубопроводов «открытым» способом, а применяют, так называемый, бес-траншейный метод прокладки трубопровода. Около 95 % всего объема ра-бот связанных с прокладкой и реконструкцией трубопроводов приходится именно на бестраншейный метод. Преимуществом данного метода является: 1) В городе: обеспечиваются условия безопасного проведения работ на

достаточно продолжительный период времени как для населения, так и для автотранспорта; отсутствие согласования с различными дорожными служ-бами, что при «открытом» способе практически не осуществимо;


2) Через ж/д полотно: не требуется устройство каких либо укрепитель-ных сооружений; не требуется ограничение скорости в передвижении со-става и т.д.;

3) Через водоем: не требуется специального водолазного оборудования; специального оборудования для рытья траншеи по дну водоема. Также не следует забывать и о затратах на временные сооружения виде

ограждений, освещения, установки знаков, переходных мостиков и т.д., которые обязательно необходимы при «открытом» способе прокладке и восстановлении трубопровода. Не поддается экономическому анализу ущерб, который наносится окру-

жающей среде при проведении работ по прокладки коммуникаций откры-тым способом. Бестраншейные технологии характеризуются высоким уровнем механи-

зации, почти стационарным режимом работы и, в отличие от траншейного способа, меньшим объемом ручных работ. Контакт с поверхностью грунта и асфальтобетонным покрытием либо полностью исключен (при работе по методу "из колодца в колодец"), либо происходит только на начальном и конечном этапах работ. Кроме того, бестраншейная технология позволяет отказаться от транспортных операций. Другими преимуществами являются легкость пересечения уже существующих коммуникаций и возможность отказа от водоотливных мероприятий. Используется несколько способов бестраншейного прокладывания тру-

бопровода: гидропрокол, вибропрокол и направленное горизонтальное бу-рение. При применении гидропрокола трубы прокладывают с использованием

кинетической энергии струи воды, которая выходит под давлением из рас-положенной впереди трубы со специальной конической насадкой. С по-мощью струи воды, происходит размывание в грунте отверстия диаметром до 500 мм, в котором прокладывают трубы. Удельный расход воды при этом зависит от скорости струи, напора воды и категории проходимых грунтов. Метод гидропрокола имеет следующие преимущества - простота прове-

дения работ и высокая скорость образования скважины (до 30 м/смену). Существенными его недостатками являются сравнительно небольшая про-тяженность проходки (до 20-30 м), возможные отклонения от проектной оси и сложные условия работы вследствие загрязненности рабочего котло-вана. Способ вибропрокола используется в песчаных, супесчаных и плывун-

ных грунтах. В установках для вибропрокола применяются возбудители продольно направленных колебаний.

Способом вибропрокола можно не только прокладывать трубопроводы диаметром до 500 мм на длину 35-60 м при скорости проходки до 20—60 м/ч, но и извлечь из них грунт.


При использовании пневмопробойника можно заменять старые трубы новыми того же или большего диаметра. Для этого первую секцию нового трубопровода присоединяют к удаляемому (в случае разных диаметров — с помощью конического переходника), а старую трубу по мере выхода в приемный приямок обрезают и удаляют. Пневмопробойником можно так-же извлекать из грунта стальные трубы диаметром до 800 мм. Длина из-влекаемых труб зависит от грунтовых условий (сцепления грунта с по-верхностью трубы). При извлечении труб из грунта пневмопробойник ис-пользуют в качестве ударного механизма, прикрепленного к переднему торцу трубы с помощью специального приспособления. Горизонтальное направленное бурение — бестраншейный метод про-

кладки трубопроводов, который основан на применении специальных бу-ровых комплексов. Длина прокладки труб может быть от нескольких мет-ров до нескольких километров, а диаметр трубопроводов более 1200 мм. Используются трубы из полиэтилена (ПНД), стали и др. видов материалов. Работы при бестраншейной прокладке проводятся при минимальном воз-действии на окружающую среду. Санация трубопровода (бестраншейный метод восстановления) с протя-

гиванием новой трубы изготовленной из полимерных материалов внутри старой. При использовании такой технологии происходит уменьшение внутреннего диаметра реконструируемого трубопровода. Но уменьшение рабочего сечения полностью компенсируется уменьшением сопротивления течению, что вызвано повышенной гладкостью полимерного материала по сравнению с реконструируемыми трубами из чугуна, ж/б, и т.д. Существующие успешные методы бестраншейного восстановления под-

земных трубопроводов без разрушения старой трубы можно квалифициро-вать следующим образом:

- ремонт протаскиванием непрерывной трубы окончательного диаметра – «труба в трубе»;

- ремонт протаскиванием непрерывной полиэтиленовой трубы умень-шенного диаметра с увеличением диаметра внутренней трубы до оконча-тельного и обеспечением его плотного прилегания после операции протас-кивания;

- ремонт протаскиванием «чулка», изготовленного из кислотоупорного полимерного волокна, упрочненного резиной или пропитанного смолой;

- ремонт протаскиванием непрерывной многослойной гофрированной трубы с идеально гладкой внутренней поверхностью;

- ремонт путем проталкивания коротких полипропиленовых труб, имеющих раструбные соединения. МУП «Курскводоканал» осуществляет прокладку новых сетей водо-

снабжения и водоотведения и реконструкцию существующих с использо-ванием инновационных методов бестраншейной прокладки и санации тру-бопроводов. За последний год методом направленного горизонтального


бурений и бестраншейным методом восстановления трубопроводов были выполнены следующие работы, представленные в табл. 1.

Табл. 1. Строительство и восстановление трубопроводов

№ пп Наименование объекта Протяжен-

ность, м. Диаметр тру-

бы, мм.

Метод строитель-ства или реконст-

рукции 1 2 3 4 5

1 Реконструкция главного кана-лизационного коллектора

165 1600 Труба в трубе, спиральновитая труба d=1600 мм в ж/б трубе d=2000 мм.

2 Реконструкция разгрузочного канализационного коллектора по ул. Семеновская


3 Реконструкция (С-3) самотечно-го канализационного коллекто-ра по ул. Хрущева - Б. 9-й Ди-визии


4 Строительство водопроводной сети по ул. Подлесная

280 110 Метод направлен-ного горизонталь-ного бурения.

Список литературы. 1. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления

трубопроводов» (допущено Ассоциацией строительных вузов в качестве учебного по-собия для студентов вузов), издательство Прима-Пресс-М, 2002г., 301 с.

2. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования. СП 40-102-2000 Издательство: ДЕАН, ISBN 5-93630-522-8; 2005 г.,80 стр.

УДК 728.2.012.26 РАЗИНКОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА


МЕСТО ДОМОВ СРЕДНЕЙ ЭТАЖНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ

ГОРОДАХ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА Разинкова Е.А. МЕСТО ДОМОВ СРЕДНЕЙ ЭТАЖНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДАХ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА

В данной статье рассматривается типологический ряд жилых зданий в настоящее время. Особое внимание уделяется домам средней этажности. В основе статьи – анализ типологического многообразия современного жилья, рассмотрение новых перспективных направлений развития и рас-пространения домов средней этажности.


В настоящее время отечественная практика жилищного строительства в крупных городах представлена, в основном, многоэтажными домами и до-мами повышенной этажности. Она, к сожалению, отличается нешироким типологическим рядом домов средней этажности от 3 до 5 этажей. Это свя-зано с основными концепциями развития жилищного строительства СССР послевоенных десятилетий. В те годы жилищное строительство было представлено, в основном, типовыми сериями панельных, блочных и кир-пичных 5, 9, 12 и 16 этажных домов [1]. По мере повсеместного распространения многоэтажной застройки стали

заметны и ее недостатки. К примеру, из окна шестнадцатого этажа нет возможности следить за ребенком, играющим во дворе. Да и на лоджию из-за сильного ветра выйти не каждый захочет. Но главное – высокая этажность требует больших разрывов между домами по соображениям ос-вещенности и инсоляции. Это не только разобщает людей, искусственно изолирует их друг от друга, но автоматически ведет к эффекту «разомкну-тости» внутриквартальных пространств. Выходит, при высотной застройке невозможно добиться ощущения гуманной, соразмерной человеку жилой среды. Конечно, у многоэтажной застройки есть много преимуществ, главное

из которых – высокая плотность жилого фонда, а значит, экономичное ос-воение территории. Застройка малой и средней этажности так же может обеспечить доста-

точно высокие плотности освоения территории, если и не такие же, как многоэтажная, то, во всяком случае, сопоставимые с ними при определен-ных условиях, когда необходима высокая градостроительная маневрен-ность домов. Это относится, например, к стесненным участкам сложив-шейся части города, к территориям со сложным рельефом и большой леси-стостью. Одним словом, ко всем ситуациям, когда высоким зданиям не хватает места «развернуться». Более того, застройка малой и средней этажности позволит без труда ор-

ганизовать уютные для любого человека архитектурные пространства – небольшие замкнутые и полузамкнутые дворы, в том числе и у подножия высоких 16-этажных домов, возродить неширокие пешеходные улицы, об-строенные с двух сторон домами, создать интимные внутриквартальные площади. Ну и конечно, сочетание домов разной этажности позволит соз-дать живописный, запоминающийся силуэт застройки, да и вообще сделает ее гораздо более разнообразной. С 90-х годов двадцатого века типологический ряд жилых зданий в на-

шей стране не претерпел значительных изменений. К достижениям по-следних лет можно отнести введение в строительство жилых домов блоки-рованного типа, так называемых «таунхаусы» (рис. 1). Они обдают повы-шенными качествами жилища и выгодны с экономической точки зрения [2].


Рис. 1 – Таунхаусы на ул. Молодежная, г. Белгород

Еще одной тенденцией в градостроительной отрасли является переход

от коттеджных поселков к более плотной застройке пригородных террито-рий домами средней этажности. Причиной этому является высокая стои-мость освоения новых территорий, прокладки инженерных коммуникаций, улиц и дорог. Такой вид застройки способен обеспечить высокий комфорт проживания при достаточно высокой плотности застройки. Жилые здания средней этажности создают комфортный городской мас-

штаб с хорошо выраженными жилыми и общественными пространствами. В домах средней этажности приквартирные дворовые пространства усили-вают связь с общественными городскими территориями. Всё это в сово-купности создаёт ощущения общности, ответственности, открытости и принадлежности. Ведь качество жилой среды – это не только архитектура жилых домов, но и архитектура земли, благоустройство придомовых тер-риторий. В качестве примера можно привести канадский город Торонто. Его жи-

тели столкнулись с проблемой нехватки муниципального жилья и приняли закон, который звучит так: «Муниципальное жильё должно иметь собст-венный вход с улицы». Одной этой фразой была определена этажность зданий – не выше 5. Соблюдая требования, торонтские архитекторы запро-ектировали кварталы, состоящие из 3-5 этажных домов, состоящих из двух, трехэтажных квартир, поставленных друг на друга (рис. 2). Профессор Московского архитектурного института В.Л. Глазычев часто

в своих работах по градостроительству обращался именно к этому городу. Вот что он отмечает: «…люди, получившие свою дверь на улицу, стали иначе себя вести. Вандализм прекратился почти полностью, преступность упала на несколько порядков, Ведь значительное количество преступле-ний, как мы сегодня знаем, совершается в подъездах, а их не стало вовсе.


…жители проявили гораздо больше заботы о домах в целом, потому что они стали своими» [3].

Рис.2 – ул. Королевы (Queen Street) в центре г. Торонто, Канада Таким образом, правильное, разумное использование архитектурно-

типологических особенностей жилых домов малой и средней этажности способствует повышению комфортабельности проживания, эффективности освоения и использования городских территорий, снижению стоимости и энергопотребления при строительстве и дальнейшей эксплуатации, улуч-шению эстетических качеств жилой застройки.

Список литературы 1. Лисициан М.В., Пронин Е.С. Пашковский В.Л. «Архитектурное проектирование

жилых зданий». М.: Архитектура-С, 2006. – С. 9-23. 2. Коренькова Г.В., Черныш Н.Д., Митякина Н.А. «Индивидуальное жилищное

строительство как показатель качества жизни в Белгородской области» Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра. II Международная научно-практическая конферен-ция (МК-38-11). – Пенза: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. 2011. – С.90.

3. http://www.glazychev.ru/habitations&cities/1995-02_sreda_ottorzhenia.htm.


УДК 624.011 РАКИТИНА ВАЛЕРИЯ ОЛЕГОВНА,

научный руководитель БУЛГАКОВА ЛАРИСА ИВАНОВНА РФ, г. Вологда, Вологодский государственный университет

[email protected]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА СДВИГ СОЕДИНЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ

Ракитина В.О., Булгакова Л.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА СДВИГ СОЕДИНЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ

В данной статье рассматриваются монтажные соединения и техника монтажа в клееных конструкциях. Приведены расчеты на прочность на-гельных соединений, по которым определяется их несущая способность на сдвиг.

При определении несущей способности соединения на металлических

нагелях, должны учитываться предел текучести материала нагеля, сила ан-керовки и сопротивление выдергиванию нагеля [1,2,3]. Соединения древесины с древесиной и древесными плитами Нормативная несущая способность для гвоздей, скоб, болтов, дюбелей и

шурупов для каждой из плоскостей сдвига, на один элемент (гвоздь, болт и т. д.), должна приниматься как минимальное значение из следующих вы-ражений:

— для односрезных соединений:

,1, 1

,2, 2

2 2,1, 1 ,2 32 2 2 2

1 1 1 1

,,1, 1 ,,

2,1, 1

(а)(b)

2 1 1 (c)1 4

4 2min 1,05 2 1 (d)2 4

1,05

h k

h k

h k ax Rk

y Rkh k ax Rkv Rk

h k

f t df t d

f t d Ft t t tt t t t

Mf t d FFf dt

,,1, 2 ,22

,1, 2

,, ,1,

4 1 22 1 (e)

1 2 4

21,15 2 (f )1 4

y Rkh k ax Rk

h k

ax Rky Rk h k

Mf t d Ff dt

FM f d

, (1)

— для двухсрезных соединений


,1, 1

,2, 2

,,1, 1 ,, 2

,1, 1

,, ,1,

(g)0,5 (h)

4 2min 1,05 2 1 (j)

2 4

21,15 2 (k)1 4

h k

h k

y Rkh k ax Rkv Rk

h k

ax Rky Rk h k

f t df t d

Mf t d FF

f dt

FM f d

, (2)

,2,

,1,

,h k

h k

ff

(3)

где Fv,Rk— нормативная несущая способность одного нагеля одной плоскости среза в соединении;

ti — толщина деревянного элемента, плиты; fh,i,k — нормативное сопротивление смятию древесины; d — диаметр нагеля; My,Rk — нормативный момент пластической деформации нагеля; — масштабный коэффициент для нормативного сопротивления смя-

тию древесины; Fax,Rk — нормативное сопротивление нагеля выдергиванию. Примечание — пластичность связей обеспечивается лишь в том случае,

если применяются относительно небольшие крепежные элементы. В таком случае разрушение будет происходить по вариантам f и k (рисунок 1). В выражениях (1) и (2) первое слагаемое с левой стороны — несущая

способность по теории пластичности Йохансена, а второе слагаемое — Fax,Rk/4, которое учитывает эффект нити. Слагаемое, учитывающее эф-фект нити, должно быть ограничено по величине, в процентном отноше-нии от несущей способности по теории Йохансена:

— для гладких гвоздей 15 %; — для квадратных гвоздей 25 %; — для других типов гвоздей 50 %; — для шурупов 100 %; — для болтов 25 %; — для дюбелей 0 %. Если значение Fax,Rk не определено, расчет можно вести без учета эф-

фекта нити. Для односрезных соединений нормативное сопротивление выдергива-

нию Fax,Rk должно приниматься наименьшим из возможных в соедине-нии. При определении нормативного сопротивления выдергиванию Fax,Rk для болтов, влияние шайб также может учитываться. Несущая способность гвоздей, болтов, дюбелей и шурупов по каждой из

плоскостей среза на один элемент (гвоздь, болт, дюбель или шуруп) долж-на быть принята равной минимальному значению из приведенных ниже:


— для односрезного соединения древесины с тонкой стальной пласти-ной

, 1

, ,, ,

0,4 (а)min

1,15 2 (b)4

h k

v Rk ax Rky Rk h k

f t dF F

M f d

(3) — для односрезного соединения древесины с толстой пластиной:

, 1

, ,, , 1 2

, 1

,, ,

(c)

4min 2 1 (d)

4

2,3 (e)4

h k

y Rk ax Rkv Rk h k

h k

ax Rky Rk h k

f t d

M FF f t d

f d t

FM f d

(4)

— для двухсрезного соединения древесины со стальной пластиной лю-бой толщины между двумя деревянными элементами

,1, 1

,, ,1, 1 2

,1, 1

,, ,1,

(f )

4min 2 1 (g)

4

2,3 (h)4

h k

y Rk axì Rkv Rk h k

h k

ax Rky Rk h k

f t d

M FF f t d

f dt

FM f d

(5)

— для двухсрезного соединения двух тонких стальных пластин и дере-вянного элемента между ними

,2, 2

, ,, ,2,

0,5 (l)min

1,15 2 (m)4

h k

v Rk ax Rky Rk h k

f t dF F

M f d

(6) — для двухсрезного соединения двух толстых стальных пластин и дере-

вянного элемента между ними

,2, 2

, ,, ,2,

0,5min ,

2,34

h k

v Rk ax Rky Rk h k

f t dF F

M f d

(7) t1 — толщина более тонкого элемента из древесины в односрезных со-

единениях или глубина проникновения нагеля; t2 — толщина среднего элемента из древесины в симметричных соеди-

нениях; Для соединений с помощью штырей и болтовых соединений в боковой

поверхности, прочность можно рассчитать упрощенно. При этом угол ме-жду направлением усилия и направлением волокон слоёв не учитывается. Следовательно, предполагается равномерно-распределённая по всей тол-щине клееной доски сила. Применимость модели упрощенного расчёта


должна быть рассмотрена, принимая во внимание соответствующие клее-ные конструкции. Для соединения в торцевых сторонах ось крепежных деталей может

быть как параллельна, так и перпендикулярна направлению волокон слоя. Кроме того, соединительные средства могут быть и в других слоях другого направления волокон. Масштабные экспериментальные исследования по-казали, что максимальная прочность отверстия достигается при парал-лельном направлении волокон и средств соединения. При исследовании были приняты во внимание возможные положения средств соединения от-носительно стыков и швов. Таким образом, мы произвели расчет на прочность и определили несу-

щую способность на сдвиг опираясь на европейские технические стандар-ты. Список литературы. 1. BSPhandbuch, Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz 2. Материалы Международной научно практической конференции «Будущее науки

– 2014» 23-25 апреля 2014, г.Курск. Ракитина В.О., Кузнецова К.А., Булгакова Л.И.; 3. Определение несущей способности нагельных соединений из ПСП(BSP), с.229. 4. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 5: 5. Проектирование деревянных конструкций. EN 1995-1-1: пер.с англ./Дж.Порто,

П.Росс; ред.серии Х. Гульванесян; М-во образования и науки Росс. Федерации, Моск.гос.строит.ун-т; науч.ред.пер. В.И. Линьков.-Москва: МГСУ, 2013.-308 с.

СУСЛОВ МАКСИМ СЕРГЕЕВИЧ, ОРЛОВА КСЕНИЯ АНДРЕЕВНА,

ПАРАМОНОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ Россия, г. Вологда, Вологодский государственный университет


СРАВНЕНИЕ ЕВРОПЕЙСКИХ И РОССИЙСКИХ НОРМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ НА

ПРИМЕРЕ СНЕГОВЫХ И ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Суслов М.С., Орлова К.А., Парамонов Д.В. СРАВНЕНИЕ ЕВРОПЕЙСКИХ И РОССИЙСКИХ НОРМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ НА ПРИМЕРЕ СНЕГОВЫХ И ВЕТРОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

В настоящее время возникает большой интерес к европейским стандар-там, поэтому потребность в гармонизации российских и европейских норм становится все более актуальной. В настоящей работе приводится сравнительный анализ снеговых и

ветровых воздействий по актуализированному своду правил СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [1] и Еврокоду 1 (ч. 1-3 и ч. 1-4) «Воздействия на конструкции»[2][3]. В качестве рассматриваемой конструкции принято двухэтажное здание с двускатной кровлей (уклон составляет 10), имеющее габаритные размеры: 86,1х75м. При воздействии снега на конструкцию в обоих случаях необходимо

рассчитать нормативное значение снеговой нагрузки. Расчетное значение


снеговой нагрузки по СП приводится в приложении Ж, а по Еврокоду его необходимо определять в зависимости от следующих расчетных ситуаций:

- Для постоянных/переходных расчетных ситуаций; - Для особых расчетных ситуаций, в которых чрезвычайная снеговая

нагрузка является особым воздействием; - Для особых расчетных ситуаций, в которых снеговые заносы являют-

ся чрезвычайным воздействием. В работе исследуется конструкция покрытия здания, которое будет

построено в г. Вологда. При расчете по EN-1 нормативная нагрузка принимается по картам в зависимости от снегового района, поэтому для расчета по EN – 1 используем нормативное значение снеговой нагрузки, полученное делением расчетной нагрузки для IV снегового района на ко-эффициент надежности по нагрузке f = 1,4. Сравнение расчетного и нормативного значений снеговой нагрузки. Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную про-

екцию покрытия следует определять по формуле (1): gS S (1)

где Sg - расчетное значение снеговой нагрузки определяется в соответ-ствии с приложением Ж СП 20.13330.2011, принимаем Sg=2,4 кПа.

1 - коэффициент перехода снегового покрова земли к снеговой на-грузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп. 5.3-5.6 или прило-жением 3 [1]. Расчетное значение снеговой нагрузки по EN-3 предусматривается для

трех расчетных ситуаций: а) значение снеговой нагрузки для постоянных/переходных расчетных

ситуаций: i e t kS C C S (2)

где: 0,8i - коэффициент формы снеговых нагрузок 1,0eС - коэффициент окружающей среды (условия местности – обыч-

ные) 1,0tС - температурный коэффициент

kS - нормативное значение снеговой нагрузки на грунт, кН/м2. b) Для особых расчетных ситуаций, в которых чрезвычайная снеговая

нагрузка является особым воздействием: 0 i e t ADS C C S (3)

где: ADS - расчетное значение для чрезвычайных снеговых нагрузок на грунт

для определенной местности AD esl kS C S (4)

где:


eslC - коэффициент перехода к чрезвычайным снеговым нагрузкам (реко-мендуемое значение 2,0eslC )

kS - нормативное значение снеговой нагрузки на грунт, Sk=1,714кПа c) Для особых расчетных ситуаций, в которых снеговые заносы являют-

ся особым воздействием: i kS S (5)

где: kS - нормативное значение снеговой нагрузки на грунт,Sk=1,714кПа Нормативное значение снеговой нагрузки по СП 20.13330.2011 опреде-

ляется по формуле (6): 0 0.7 gS S (6)

По EN-3 нормативная снеговая нагрузка принимается в соответствии с приложением С стандарта. Однако в соответствии с тем, что в данном при-ложении значения установлены только для европейских стран, то норма-тивное значение снеговой нагрузки на грунт принимаем путем деления расчетной нагрузки по СП 20.13330.2011 на коэффициент 1,4f

1.4kSS

(7) Результаты расчетов представлены в табличной форме таблица 1. Таблица 1 – Сравнение результатов расчета по снеговой нагрузке.

СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздей-ствия» (актуализированная редакция

СНиП 2.01.07-85*)

Еврокод 1 (ч. 1-3) «Воздействия на конструкции» (р. Беларусь)

Расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия:

S=2.4 кПа

А) Значение снеговой нагрузки для постоянных/переходных расчетных си-туаций:

S=1.37 кПа Б) Для особых расчетных ситуаций, в

которых чрезвычайная снеговая нагрузка является особым воздействием:

S0=2.742 кПа С) Для особых расчетных ситуаций, в

которых снеговые заносы являются осо-бым воздействием:

S=1.371 кПа Нормативное значение снеговой на-

грузки на грунт: S0=1.68 кПа

Нормативное значение снеговой на-грузки на грунт:

Sk=1.714 кПа При воздействии ветра на конструкцию в обоих случаях необходимо

рассчитать нормативное значение снеговой нагрузки. Расчетное значение ветровой нагрузки по СП приводится в разделе 11 [1]. По Еврокоду общие


ветровые воздействия на конструкции следует определять с учетом внеш-него ветрового давления. При этом рассчитывается:

- Аэродинамический коэффициент внешнего давления: cpe (раздел 7)[2]. - Внешнее ветровое давление: e p pew q c (5.2(1))[2]. Сравнение расчетного и нормативного значений ветровой нагрузки. Нормативное значение ветровой нагрузки w по СП 20.13330.2011 [1]

следует определять по формуле 8: m pw w w (8)

Т.к. высота здания 12.293 40h м м и тип местности В, то пульсацион-ную составляющую pw ветровой нагрузки допускается не учитывать. Тогда: mw w ; где wm – нормативное значение средней составляющей ветровой нагруз-

ки, определяется по формуле 9: 0 ( )m ew w k z c , (9)

где 0 0, 23w кПа - нормативное значение ветрового давления, принимает-ся в зависимости от ветрового района по таблице 11.1 (I ветровой он)[1

( )ek z - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ez , определяется по таблице 11.2 [1], в зависимости от типа мест-ности (тип местности В), ( ) 0,65ek z ,

0,8с - аэродинамический коэффициент для вертикальных поверхно-стей, принимаемый по приложению Нормативное значение ветровой нагрузки по EN – 3 следует определять

по формуле (10): e p e pew q z c (10)

где ( )p eq z - пиковое значение скоростного напора ветра, рассчитывается по формуле (11):

20

11 72p v m bq z l z v z c z q (11)

где =1,25 кг/м3 - плотность воздуха, которая зависит от высоты над уровнем моря, температуры и барометрического давления. с0(z) - коэффициент экспозиции; для ровной местности с0(z)=1 qb - нормативное значение среднего (базового) скоростного напора, оп-

ределяемое по формуле (12) 21

2b bq v (12)

где bv базовое значение скорости ветра, определяемое по формуле (13):


,0b dir season bv с c v (13) ,0bv - основное значение базовой скорости ветра,

1dirс - коэффициент, учитывающий направление ветра, 1seasonс - сезонный коэффициент

ez - базовая высота для внешнего давления 0.7pес - аэродинамический коэффициент внешнего давления

Расчетное значение ветровой нагрузки по СП 20.133330.2011 следует определять по формуле (14):

fF w (14) где 0.1196w кПа - нормативная ветровая нагрузка (см. расчет норматив-

ной нагрузки по СП [1]). 1, 4f -коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетные значение ветровой нагрузки по EN-3 dF воздействия рассчи-тывается по формуле (15):

d rep fF F (15) Причем:

rep kF F (16) где k eF w - нормативное (базовое) значение воздействия (см. расчет

нормативной нагрузки), repF -репрезентативное значение воздействия,

1,5f -коэффициент надежности по нагрузке, принимается по Еврокоду [2],

0 0,6 - коэффициент сочетаний для временного воздействия [2]. Результаты расчетов представлены в табличной форме таблица 2. Таблица 2 - Сравнение результатов расчета по ветровой нагрузке. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздейст-вия. Актуализированная редакция

СНиП 2.01.07-85*»

Еврокод 1«Воздействия на конструк-ции»

Ч. 1-4 «Общие воздействия. Ветровые воздействия»

Нормативное значение ветровой нагрузки: 119,6w Па

Нормативное значение ветровой нагруз-ки:

122,9ew ПаРасчетное значение ветровой нагрузки:

167, 4fw Па Расчетное значение ветровой нагрузки:

110,61dF Па Вывод: таким образом, в результате расчета по СП 20.13330.2011 и Ев-

рокоду1, несмотря на большую схожесть формул и коэффициентов, полу-чили расхождение в расчетной снеговой нагрузке на горизонтальную про-


екцию покрытия примерно 12% в пользу Еврокода 1, а по ветровой нагруз-ке - примерно 34% в пользу СП 20.13330.2011. Это означает, что расчет снеговой нагрузке по Еврокоду является наиболее надежным, и наоборот: ветровой нагрузки – по СП 20.13330.2011. Полный переход на европейские нормы проектирования в России не до-

пустим, так как могут быть не учтены некоторые климатические, геологи-ческие, сейсмические, эстетические и прочие особенности. Примерами неправильного проектирования являются: обрушение верхнего покрытия резервуаров для хранения нефти в Киришах, полное обрушение металло-конструкций складского высотного комплекса в Домодедово, обрушение несущих стоек на крытой автостоянке сети «Метро» на Дмитриевском шоссе. Список литературы 1. СП 20.13330.2011. Строительные правила. Нагрузки и воздействия. Актуализиро-

ванная редакция СНиП 2.01.07-85*: утв. Минрегионом России 27 декабря 2010 №787. – Введ. 20.05.2011 / Минрегион России. - М.: 2011.-80с.

2. Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия. EN 1991-1-4:2005, IDT. Издание официальное. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. Минск 2010. – 127с.

3. Еврокод 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. EN 1991-1-3:2003, IDT. Издание официальное. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. Минск 2009. – 88с.

УДК 699.86 УГЛОВСКИЙ ВЛАДИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

Вологодский государственный университет [email protected]

АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ТЕРМООБОЛОЧКИ ЗДАНИЙ Угловский В.Н. АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТЕРМООБОЛОЧКИ ЗДАНИЙ

В статье рассмотрена актуальная проблема энергосбережения и со-хранения исчерпаемых природных ресурсов, получены графики снижения потребности в тепловой энергии при увеличении толщины термооболочки здания, определена целесообразность использования дополнительных энергосберегающих мероприятий сверх нормативных значений.

Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов как в

России, так и во всем мире является одной из самых актуальных проблем. До недавнего времени дешевизна энергоносителей в нашей стране не по-зволяла ощутить максимальный экономический эффект от использования современных теплосберегающих материалов и оборудования. Только за последние несколько лет цены на электроэнергию выросли более чем на 45%, а на газ – более чем на 65%. Энергосберегающие технологии с каж-дым днем становятся все более востребованными. Целью строительства


энергосберегающих домов является минимизация эксплуатационных рас-ходов здания при условии сохранения комфортных условий проживания, защита окружающей среды от вредных отходов теплоисточников и тепло-вого загрязнения. В России за последний год был принят ряд основополагающих докумен-

тов, способствующих повышению энергоэффективности: – закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об

энергосбережении и о повышении энергетической эффективности»; – приказ Министерства регионального развития РФ от 28 мая 2010 года

№ 262 «О требованиях энергетической эффективности зданий»; – приказ Министерства энергетики РФ от 19 апреля 2010 года № 182

«Об утверждении требований к энергетическому паспорту, составленному по результатам обязательного энергетического обследования и к энергети-ческому паспорту, составленному на основании проектной документации». При проектировании энергоэффективных домов главное внимание уде-

ляется следующим 5ти аспектам: энергоэффективное архитектурно-планировочное решение, энергосберегающее утепление здания, энергосбе-регающие окна, эффективная система воздухообмена, альтернативные ис-точники энергии. Первостепенной задачей после создания архитектурно-планировочного

решения и рационального расположения здания по сторонам света являет-ся комплексный подбор энергоэффективного утепления и стеклопакетов. Зачастую этому этапу, в современных условиях проектирования, не уде-ляют должного внимания, принимая толщину утеплителя и расчетное зна-чение сопротивлению теплопередаче окон по минимально-допустимому значению согласно строительных норм и правил, что ведет к относительно большим эксплуатационным затратам на отопление и вентиляцию здания. В связи с этим основной целью работы является анализ целесообразно-

сти увеличения толщины теплоизоляционной оболочки здания, а также расчетного сопротивления теплопередаче окон. Методика проведения исследования заключается в следующем: 1) Для проектируемого здания первоначальный выбор теплозащитных

свойств конструкций здания производится, согласно [1] и [2], по показате-лям «а» и «б». Здание представляет собой двухэтажный дом усадебного типа с мансардой, стены двух типов - кирпичные с эффективным утепли-телем (тип 1) и каркасно-деревянные с эффективным утеплителем (тип 2), пол выполнен по грунту.

2) Задавшись начальными параметрами выполним расчет по показателю «в» - удельному расходу тепловой энергии на отопление здания, позво-ляющему варьировать величинами теплозащитных свойств различных ви-дов ограждающих конструкций зданий. Расчет по данному показателю максимально отразит теплозащитные характеристики проектируемого зда-ния и даст возможность присвоить класс энергетической эффективности.


3) Анализ эффективности увеличения толщины теплоизоляционной обо-лочки сверх нормативных значений, полученных по показателям «а» и «б». Осуществляется путем перерасчета удельного расхода тепловой энергии

(показатель «в») при последовательном увеличении толщины каждого элемента термооболочки здания в отдельности, что дает возможность су-дить об изменениях показателей в более широкой форме. Помимо утепли-теля в работе так же рассмотрены энергосберегающие окна и их вклад в общую картину теплоизоляции здания. В результате выполненных расчетов получили следующие нормируемые

значения по показателям «а» и «б»: - для стен «типа 1»: Rreq = 3,4 м²·°С/Вт (принимаем утеплитель Rockwool

Кавити Баттс™ t=90мм); - для стен «типа 2»: Rreq = 3,4 м²·°С/Вт (принимаем утеплитель Rockwool

Лайт Баттс™ t=120мм); - для кровли: Rreq = 5,01 м²·°С/Вт (принимаем утеплитель Rockwool Лайт

Баттс™ t=200мм); - приведенное сопротивление теплопередаче пола по грунту: Rf = 2,37

м²·°С/Вт; - для окон Rreq = 0,58 м²·°С/Вт. Далее, согласно методике, представленной в приложении Г[1], был оп-

ределен фактический удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию qh

des= 86,23кДж/ (м²·°С·сут) , а так же потребность в тепловой энергии за отопительный период Qh

y= 123920МДж. Согласно таблице 8 [1] нормируемый qh

req= 110кДж/ (м²·°С·сут) , из чего следует, что зданию можно присвоить класс энергетической эффективности В – высокий. Одним из основополагающих решений в начальном этапе проектирова-

ния при создании комфортного, а главное, энергоэффективного здания яв-ляется его правильно подобранная теплоизоляция. Увеличивать толщину утеплителя можно вплоть до метровых величин, но будет ли это выгодно как с энергетической, так и с экономической стороны может отразить только расчет. При последовательном увеличении толщины теплоизоляции стен был

проведен перерасчет по показателю «в». На основании результатов состав-лен график снижения потребности в тепловой энергии, представленный на рисунке 1. Аналогичные расчеты и графики были сделаны для утеплителя кровли,

утеплителя пола по грунту и светопрозрачных конструкций (окон). По результатам аналитических данных принимаем следующие решения:

для стен «типа 1» tут =150мм; стен «типа 2» tут =250мм; для пола по грунту tут =100мм; окна энергоэффективные Rreq = 1 м²·°С/Вт. Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление и венти-

ляцию qhdes= 50,44кДж/ (м²·°С·сут) уменьшился на 41.5%. Потребность в

тепловой энергии за отопительный период Qhy= 72060МДж уменьшилась


на 41.8%. Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания qh

des от норма-тивного составляет минус 54.15%. Согласно таблицы 3 [1] зданию можно присвоить класс энергетической эффективности А – очень высокий.

Рисунок 1 – График снижения потребности в тепловой энергии при уве-

личении толщины утеплителя стен

Таким образом после комплексного и сравнительно небольшого увели-чения теплозащитных свойств оболочки здания затраты на отопление зда-ния уменьшились на 41.8%. Проанализировав полученные результаты и графики можно сделать вы-

вод о том, что целесообразность увеличения толщины утеплителя и увели-чение расчетного сопротивления окон постепенно уменьшается по закону показательной функции. Из этого следует, что для получения наилучшего эффекта утепления здания необходимо увеличить толщину каждого ком-понента оболочки здания в разумных пределах, которые необходимо опре-делять путем детального анализа. При нынешнем росте цен на энергоноси-тели рациональное увеличение термозащиты здания будет давать весомый экономический эффект для владельцев недвижимости, а также вносить свой вклад в сохранение энергоресурсов и окружающей среды. Список литературы


1. Строительные нормы и правила: СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.- Введ. 01.10.2003.- М.: ЦИТП Госстроя России, 2003.-45 с.

2. Свод правил: СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.- Введ. 01.06.2004.- М.: ЦИТП Госстроя России, 2004.-186 с.

УДК 691-419.8 ХАСАНШИНА РАЛИЯ ТИМЕРХАНОВНА

Россия, Казанский национальный исследовательский технологический университет [email protected]

СОЗДАНИЕ ВЛАГОСТОЙКИХ ВИДОВ КОМПОЗИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

Хасаншина Р.Т. СОЗДАНИЕ ВЛАГОСТОЙКИХ ВИДОВ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

Проведены исследования по термомодифицированию древесных напол-нителей с целью повышения физико-механических характеристик мате-риала. Успешная реализация проекта позволит начать производство эко-логически чистого композита на основе модифицированной древесины, об-ладающей стойкостью к влаге, повышенной размерной стабильностью, низким испусканием вредных летучих компонентов.

В строительной отрасли, а также в промышленности наблюдается по-

вышенный интерес к древесине и изделиям на ее основе. Это объясняется появившимися новыми возможностями повышения устойчивости древеси-ны к воздействию различных неблагоприятных факторов, а также получе-ния на ее основе материалов с улучшенным комплексом свойств, например композитов. В частности, актуальны работы по улучшению ряда показате-лей качества древесины путем ее модификации. Известные химические методы деструкции древесины не позволяют эффективно использовать большую ее часть, и являются экологически неоправданными. В данной работе предлагается использование древесного сырья для про-

изводства композитных материалов, при этом древесные наполнители под-вергнуты термической модификации. Данные виды обработки древесного наполнителя приводят к улучшению отдельных его свойств, используемых при получении композита с высокими эксплуатационными характеристи-ками [1]. Для исследования термомодифицирования древесного наполнителя бы-

ла разработана экспериментальная установка по вакуумно-кондуктивной тепловой обработке материалов, состоящая из камеры тепловой обработки, сообщенной с линией вакуумирования, состоящей из вакуумного насоса и конденсатора [2]. Установка работает следующим образом. В зависимости от плана экспе-

римента производят предварительную подготовку обрабатываемого мате-риала: при исследовании технологии термомодифицирования берется дре-


весина сухого состояния, а в случае, когда обрабатываемый материал об-ладает высокой естественной влажностью, то проводят сушку образца ва-куумно-кондуктивным способом. Исследуемый материал помещают в камеру. После чего камеру гермети-

зируют, к которой на гибкой связи прикреплена теплоподводящая поверх-ность. При проведении опытов по термомодифицированию древесных мате-

риалов подвергаются нагреву до заданной температуры в течение заданно-го планом эксперимента интервала времени при одновременно работаю-щей линии вакуумирования. Далее, разгерметизировав напускным клапа-ном камеру, открывают крышку и исследуют образец. Обработанные древесные образцы используют для исследования взаи-

модействия модифицированной древесины с минеральными вяжущими, а также для изготовления композитов с целью дальнейшего изучения их свойств. При этом в качестве композитного материала была выбрана фанера и,

соответственно, в качестве вяжущего – клей на основе смолы КФМТ-15. Прошедшие термомодифицирование на экспериментальной установке

листы шпона сортируют по фактуре и цвету, проводят обрезку на опреде-ленные форматы для пресса, происходит этап подготовки листов фанеры. Далее идет этап сборки пакетов из листов шпона. После сборки пакетов идет этап склеивания. Для проведения исследова-

ний изготавливали трех-, пяти- и семислойную фанеру. Далее осуществляли подпрессовку склеенного шпона, для получения

сформированного пакета. После чего проводили этап загрузки пакетов в пресс. В данном случае

использовали горячее и холодное прессование пакетов шпона. Температу-ра горячего прессования варьировалось в пределах 100-125ºС, которая за-висела от состава применяемого клея. Далее проводили этап выдержки спрессованных пакетов, и окончатель-

ная обрезка готовых листов фанеры. На рис. 1. представлены образцы трехслойной фанеры, изготовленные из

термомодифицированных и не обработанных листов шпона.

Рис. 1. Образцы трехслойной фанеры, изготовленные из термомодифи-

цированных листов шпона: 1 – Тобр = 523К; 2 – Тобр = 513К;


3 – Тобр = 493К; 4 – Тобр = 473К; 5 – необраб. Следующим этапом экспериментальных исследований являлось рас-

смотрение одного из важнейших недостатков древесного наполнителя – развития давления набухания. На рис. 2 приведен график зависимости давления набухания от времени

испытаний.

Рис. 2. Изменение давления набухания фанеры в зависимости от

температуры термообработки шпона

Из графических зависимостей видно, что давление набухания фанеры уменьшается соответственно увеличению температуры обработки древес-ного наполнителя шпона. Таким образом, можно предположить, что пред-варительная термообработка листов шпона в фанерном производстве при-ведет к увеличению водостойкости фанеры без снижения её экологических параметров. Получаемые композитные материалы на основе термически модифици-

рованного древесного сырья найдут широкое применение в строительстве: изготовление теплоизоляционного материала (теплоизоляция зданий и со-оружений), для изготовления полов (паркет), для изготовления дверей, окон, других конструкционных элементов, где важна стабильность геомет-рии изделия. Список литературы 1. Хасаншин Р.Р. Исследование изменения химического состава древесины, под-

вергнутой термомодифицированию, с помощью ИК-спектрометра / Р.Р. Хасаншин, Р.Р. Сафин. // Вестник КГТУ. – 2010, №9.

2. Сафин, Р.Р. Обзор современных решений сотрудников ФГБОУ ВПО «КНИТУ» в области техники и технологии сушки пиломатериалов / Р.Р. Сафин, П.А. Кайнов // Вестник КГТУ. Казань. - 2013. - № 23. - С. 76-78.


10. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды.

УДК 658.392

АЛЬ-МУЗАЙКЕР МОХАММЕД АЛИ ЯХЬЯ АЛИ Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ)

Научный руководитель: ЮСКЕВИЧ ОЛЬГА ИВАНОВНА, к.т.н., доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности» КГЭУ


МОЛНИИ И МОЛНИЕЗАЩИТА Аль-Музайкер Мохаммед Али Яхья Али, Юскевич О.И. МОЛНИИ И МОЛНИЕЗАЩИТА

В статье рассмотрены различные виды молний и последствия их уда-ров, приведены основные функции современной и надежной молниезащи-ты.

Человеческий ум с глубокой древности пытается постичь загадочную

природу молнии и грома. Над природой молнии и грома задумывались Аристотель и Лукреций.

Но в те далекие времена разгадать эту природу ученым было не под силу. В 1752 г. Бенджамин Франклин экспериментально доказал, что молния –

это сильный электрический разряд. Одновременно с Франклином исследо-ванием электрической природы молнии занимались М.В. Ломоносов и Г.Р. Рихман . Стало ясно, что молния представляет собой гигантский электри-ческий искровой разряд в атмосфере, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер, поэтому мало кому из людей удается выжить после пора-жения их молнией. По виду молнии различаются на : линейные, внутриоблачные, наземные,

жемчужные и шаровые. Форма линейной молнии обычно похожа на разветвленные корни раз-

росшегося в поднебесье дерева. Длина линейной молнии составляет не-сколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала мол-нии составляет от 10 до 45 см. Длительность существования молнии со-ставляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с. Сила тока внутри канала молнии доходит до 200000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000°С. Длина внутриоблачной молнии колеблется от 1 до 150 км. Доля внутри-

облачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радио-излучением, так называемыми атмосфериками. Вероятность поражения


молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с уве-личением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может вы-полнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Процесс развития наземной молнии состоит из несколько стадий. На

первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического зна-чения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, ко-торые под действием электрического поля приобретают значительные ско-рости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляю-щими воздух, ионизуют их. Таким образом возникают электронные лави-ны, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представ-ляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают нача-ло яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — сту-пенчатому лидеру молнии. Жемчужная молния очень редкое и красивое явление. Появляется сразу

после линейной молнии и исчезает постепенно. Преимущественно разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид светя-щихся шаров, расположенных на расстоянии 7-12 м друг от друга, напо-миная собой жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми

эффектами. Шаровая молния — феномен природного электричества, молния, имею-

щая шарообразную форму и непредсказуемую траекторию. По сей день феномен остаётся малоизученным и представляет почву для спекуляций. На данный момент существует около 200 теорий ее происхождения. Ша-ровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду, но име-ется множество свидетельств её наблюдения в солнечную погоду. Чаще всего она как бы «выходит» из проводников или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из како-го-либо предмета (дерево, столб). Интенсивность грозовой деятельности в различных местах нашей плане-

ты сильно различается. Наиболее слабая грозовая деятельность в северных районах нашей страны и постепенно увеличивается к югу. Интенсивность грозовой деятельности в настоящее время характеризу-

ется количеством дней с грозами в году. Средняя продолжительность гроз за один грозовой день для территории России составляет 1,5—2 ч.


Интенсивность грозовой деятельности для любого района Советского Союза определяется по картам грозовой деятельности, составленным на основании многолетних наблюдений метеорологических станций Последствия удара молнии могут быть самыми необратимыми – от вы-

хода из строя электрических приборов до пожара и унесенных жизней. В самых опасных случаях вред от разряда может охватить не только зону по-падания, но и распространиться на территорию площадью в несколько ки-лометров[1]. Но в настоящее время достижения науки и техники позволяют решить

задачу защиты строений. Для этой цели разрабатывается проект молние-защиты зданий и сооружений. Он, как правило, состоит из нескольких дей-ствий – само проектирование молниезащиты (грозозащита), изготовление и монтаж молние - или грозозащиты, которое и позволяет сохранить безо-пасность дома и его жильцов [2]. В основе создания молниезащиты лежат принципы возможности изме-

нения траекторий молний, для которых изобретать особенно что-то слож-ное не требуется, так как давно уже используются цепи – молниеприемник, токоотвод и заземлитель, которые при видимой простоте конструктивного исполнения способны очень эффективно отводить удары молний от объек-тов и перенаправлять их в землю. Единственной особенностью использо-вания которых является типы кровельных материалов (металлопрофиль, натуральная или битумная черепица, металлочерепица и т.д.), которые и определяют необходимость того или иного вида молниезащиты.

Современная и надежная молниезащита должна выполнять несколько обязательных функций:

-во первых, защищать здание от прямых попаданий молнии путем отво-да электрического разряда в землю (внешняя молниезащита);

-во вторых, сохранять строение от повреждений вызванных непрямым попаданием разряда и защищать оборудование от перенапряжения (внут-ренняя молниезащита);

Внешняя часть состоит из металлических прочных стержней со специ-альными держателями и крепежными элементами. Её предназначение это предотвратить прямое попадание разрядов молнии в дом. Внутренняя часть состоит из специальных устройств, предназначенных для защиты электроприборов и электротехнических устройств от импульсных перена-пряжений. В комплексе эти подсистемы взаимосвязаны и надежно соеди-нены через единую систему токоотводов и системой заземления, назначе-ние которой сводится к равномерному распределению тока молнии по земле. Молниезащита зданий и сооружений подразделяется на активную и пас-

сивную. Пассивная молниезащита - это так сказать классический вид молниезащи-ты, принцип его работы остается неизменяемым уже многие десятилетия.


Устройство пассивной молниезащиты состоит из молниеприемника, токо-отвода, заземления. Принцип работы активной молниезащиты заключается в том, что мол-

ниеприемник, ионизирует воздух вокруг острия головки молниеприемни-ка, и таким образом перехватывает разряд молнии. Все остальные элемен-ты активной молниезащиты такие же как у пассивной. Радиус действия активной молниезащиты намного больше, чем у пас-

сивной молниезащиты и может достигать 100 м, то есть под его защитой будет не только защищаемый объект, но и расположенные рядом построй-ки. Такой вид молниезащиты очень распространен во многих странах. Од-нако бытует мнение, что активная молниезащита как бы "притягивает" молнию. То есть вероятность попадания молнии (хотя она и попадет в молниеприемник) на много больше по сравнению с пассивной молниеза-щитой. Но это только мнения, так, как удар молнии вещь непредсказуема.

Для металлических видов кровли и кровельных материалов пассивная молниезащита подходит наиболее точно, единственно что надо учесть – это токоотвод следует прокладывать на стене которая является противопо-ложенной входу, а штырь заземлителя устанавливать не менее 1м от строений или фундамента. Деревянную кровлю и покрытую шифером, защищать стоит с помощью

металлического троса, который при помощи подпорок прокладывается вдоль конька от молниеприемника до заземлителя, спуская его вдоль сте-ны или по водостоку. Черепичные крыши, как правило защищаются стальной сеткой, обра-

зующей цельный контур сверху, к которому приваривается токоотвод со-единенный с заземлителем.

Такие особенности создания молниезащиты способны: -обеспечить защиту зданий и сооружений от стихийных электрических

искровых разрядов; -обеспечить проведение на них различных видов работ; -создать ступенчатую защиту различных типов информационных и си-

ловых сетей, а так же их потребителей; -гарантировать надежную работу и безопасность электроустановок на-

ходящихся в производственных корпусах. Невзирая на, казалось бы, внешнюю простоту - надежная молниезащи-

та требует достаточных знаний, способностей и специального материала. Установленные самостоятельно системы защиты могут даже усугубить в некоторой степени ситуацию. Ведь молниезащита в каждом исключитель-ном случае – это индивидуальная система, что требует непосредственного участия профессионалов, способных провести специальные расчеты с под-бором нужного оборудования [3]. А применение единой схемы грозозащи-ты для всех без исключения строений – конечно же, ошибочное.


Список литературы: 1. Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок. – М.:

Академия ГПС МЧС России,2002. 2. Чернов К.П. Молниезащита. – Казань: КГЭУ,2009. 3. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных

коммуникаций СО 153-34.21.122-2003.

УДК 614.8 ГАЛИЕВ АЗАМАТ АЛМАЗОВИЧ студент КГЭУ гр.ЭС-1-11.

Россия, г.Казань, КГЭУ. [email protected].

МОНИТОРИНГ ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ

Галиев А.А. МОНИТОРИНГ ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ

В статье приведен анализ шумового фона на энергетических предпри-ятиях. Выделяются и описываются характерные особенности отдельных объектов энергетики.

Шум - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, ко-

торые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное ощущение. Производственный шум - шум на рабочих местах, на участках или на территориях предприятий. Вредное действие производственного шума влечет за собой снижение работоспособности, повышение степени риска травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функциони-рования технологического оборудования. Увеличение уровня шума на 1-2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1%. [1]. По данным Росстата 27,5% рабочих мест в России квалифицируются как

места, находящиеся во вредных или опасных условиях труда, а в энергети-ке этот показатель достигает 31%.К сожалению, удельный вес рабочих мест, не отвечающим санитарно-гигиеническим нормам, в электроэнерге-тике выше, чем в среднем по стране.[2] При анализе источников шума учитывают следующие факторы: распо-

ложение источников внутри помещений или на открытом воздухе; уровень излучаемой звуковой мощности; тональный или широкополосный харак-тер шума; количество времени излучаемого шума; характер направленно-сти шума от источника. Характеристикой шума на рабочих местах являются уровни звукового

давления в дБ в октавных полосах со частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. В настоящее время действуют следующие сани-тарные нормы, охватывающие весь диапазон частот.


1.Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562—96 определяют допустимые уровни шума на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зда-ний и на территории

2.Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.583—96 регламентируют инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.

3.Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4/2.1.8.582—96 устанавли-вают допустимые уровни ультразвука для рабочих мест.[3] Один из основных источников повышенного городского шума является

ТЭЦ. Среди всех источников шума на ТЭЦ наиболее сильными для окру-жающего района являются воздухозаборные тракты и выхлопные тракты ГТУ и тягодутьевых машин, газовые тракты водогрейных котлов, градир-ни, трансформаторы. В помещениях размещаются мощные источники шу-ма: турбины, котлы, различного типа насосы, углеразмольное оборудова-ние, компрессоры, газодросселирующее оборудование и др. Сбросы пара котла в атмосферу являются наиболее мощным источником

шумового воздействия на окружающую среду на ТЭС. Например, при сбросе пара превышение уровня звука достигается на 30.40 дБ на несколь-ких километров. Нахождение эксплуатационного или ремонтного персона-ла на отметке выхлопных трубопроводов, не оборудованных глушителями шума, недопустимо без средств индивидуальной защиты. Запрещается да-же кратковременное пребывание в зонах, если уровни звукового давления выше 135 дБ в любой октавной полосе [4]. Обеспечение высокой акустической эффективности; минимальные масса

и габаритные размеры; возможность работать при высокой температуре выхлопного пара и критических значениях перепадов давления до и после глушителя; минимальное гидравлическое сопротивление глушителя - это несколько из многих проблем , с которыми приходиться сталкиваться при создании паровых глушителей. Основными принципами при разработке паровых глушителей являются:

равномерность распределения скорости по проходному сечению; последо-вательное увеличение проходных сечений; достижение атмосферного дав-ления в потоке до выходного сечения. В последнее время для внутреннего заполнения глушителей используются металлические сетки и пористые материалы с диаметром ячейки от 1 до 5 мм. Мероприятия по шумоглуше-нию учитывают следующие основные факторы: необходимая акустическая эффективность при умеренном аэродинамическом сопротивлении конст-рукции глушителя, не приводящем к снижению тепло производительности котлов; долговечность работы; умеренные габаритные размеры и масса и другие требования с учетом минимальных приведенных затрат. Для опре-деления акустической эффективности глушителей шума, установленных на воздухозаборах дутьевых вентиляторов котлов, применяется метод кон-трольной точки. В этом методе для оценки эффективности работы глуши-


теля шума полученные измерения сравниваются с результатами аналогич-ных измерений около воздухозабора до его установки при аналогичной на-грузке.[5] Для уменьшения аэродинамического сопротивления всех глушителей

воздухозаборов котлов на входе и выходе пластин установлены круглые обтекатели. Внутри пластин всех глушителей находится негорючий, зву-копоглощающий материал с перфорированным металлическим листом. Установка глушителей для всех котлов позволила ликвидировать тональ-ные составляющие шума. Рассмотренный опыт снижения шума от воздухозаборов дутьевых вен-

тиляторов энергетических и водогрейных доказывает, что требуемое сни-жение уровня шума может быть достигнуто при умеренном аэродинамиче-ском сопротивлении и без переделки существующих каналов воздухопро-водов. За рубежом для снижения шума тягодутьевых машин в энергетиче-ских газоходах идет опытное опробование использования глушителей, ра-ботающих по принципу «антизвук». Основная часть звуковой энергии излучается градирней через входные

окна. Уровень шума у верхнего края градирен, по крайней мере, на 10 дБ меньше, чем у входных окон.Шум в градирнях вызывает свободное паде-ние воды. Излучаемая звуковая мощность пропорциональна расходу воды, скорости водяных капель в момент падения и глубине воды в бассейне. При больших плотностях застройки шум от градирен может стать важным слагаемым в общем шумовом фоне. Наряду с шумом падения воды у градирен существует шум, излучаемый

вентиляторами, поэтому рекомендуется использовать для охлаждения во-ды малошумные вентиляторы: тихоходные вентиляторы с большим диа-метром лопастей. Для борьбы с шумом на путях распространения исполь-зуются диссипативные глушители. Рекомендуется делать бассейны с дном конусообразной формы,так как с уменьшением глубины бассейна градир-ни снижается уровень излучаемой звуковой энергии. [6]. Список литературы 1.http://ekb.66.rospotrebnadzor.ru/publications/61/4/1598?print_version 2.http://www.gkh.ru/journals/8664/69708 3.Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений

и иных объектов. СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-01. М.: Минздрав России, 2001. 4.Рихтер Л.А., Елизаров Д.П., Лавыгин В.М.Вспомогательное оборудование тепло-

вых электростанций. 5.Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А.Расчет и проектирование глушителей шума энер-

гоустановок. Л.: Энергия, 1980. 6.Лаптев А.Г., Ведьгаева И.А.Устройство и расчет промышленных градирен.


УДК 621.315.1 ИБРАГИМ АБДУЛЛА ХАЙДАР АБДО

Научный руководитель: ЮСКЕВИЧ ОЛЬГА ИВАНОВНА, к.т.н., доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Казанский государственный энергетический университет E-mail: [email protected]

ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Ибрагим Абдулла Хайдар Абдо, Юскевич О.И. ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рассмотрены воздействия электромагнитных полей на здоровье персо-нал, обслуживающего электроустановки сверхвысокого напряжения, и способы защиты от них.

В процессе эксплуатации электроэнергетических установок - открытых

распределительных устройств (ОРУ) и линий электропередач сверхвысо-кого напряжения, в первую очередь 500 кВ -было установлено ухудшение состояния здоровья персонала, обслуживающего эти установки. Субъек-тивно это выражалось в ухудшении самочувствия работающих, которые жаловались на повышенную утомляемость, вялость, плохой сон, головные боли, боли в сердце и т.п. Специальные наблюдения и исследования подтвердили обоснованность

этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье обслужи-вающего персонала, является интенсивное электромагнитное поле, суще-ствующее вокруг токоведущих частей действующих электроустановок [1,2]. Электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у работаю-

щих нарушение функционального состояния центральной нервной систе-мы, сердечно - сосудистой системы и периферической крови. При этом на-блюдается повышенная утомляемость, снижение точности рабочих движе-ний, изменения кровяного давления и пульса, возникновение болей в серд-це, сопровождающихся сердцебиением и аритмией, и пр. Механизм биологического действия электромагнитного поля на живой

организм изучен недостаточно. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг осо-

бенно чувствительны к воздействию поля. Электромагнитное поле можно рассматривать состоящим из двух полей:

электрического и магнитного. Электрическое поле возникает при наличии


напряжения на токоведущих частях, а магнитное при прохождении тока по этим частям. При малых частотах, в том числе 50 Гц, электрическое и магнитное поля

допустимо рассматривать отдельно друг от друга и также раздельно рас-сматривать влияние, оказываемое ими на живой организм. Исходя из это-го, было подсчитано количество поглощаемой телом энергии отдельно для электрической и магнитной составляющих поля. При этом оказалось, что в любой точке электромагнитного поля промышленной частоты поглощен-ная телом энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощен-ной им энергии электрического поля. Вместе с тем было установлено, что абсолютное значение напряженности магнитного поля в рабочих зонах ОРУ и линий электропередач напряжением вплоть до 750 кВ, не превыша-ет 20 - 25 А / м, в то время как вредное действие магнитного поля на живой организм проявляется при напряженности 150 - 200 А / м. На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитного поля промышленной частоты на живой организм обусловлено электриче-ским полем; магнитное же поле оказывает незначительное биологическое действие, и в практических условиях им можно пренебречь. Воздействие электрического поля промышленной частоты на человека условились оце-нивать по току, стекающему с человека в землю, который пропорционален количеству поглощаемой телом энергии электрического поля. Этот ток тем больше, чем выше напряженность электрического поля в зоне нахож-дения человека; он зависит также от положения человека относительно то-коведущей части и земли. Если человек стоит на токопроводящем основании, то потенциал его те-

ла практически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказы-вается под некоторым потенциалом, достигающим иногда нескольких ки-ловольт. Очевидно, что прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно и как прикосновение че-ловека, имеющего контакт с землей, к предмету, изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землю разрядного тока, который может вызвать болезненные ощущения, особенно в первый мо-мент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом. В случае прикосновения к изолированному от земли предмету большой

протяженности или большого размера ток через человека может достигать значений опасных для жизни. Таким образом, наряду с биологическим действием электрическое поле

обуславливает возникновение зарядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем человек, потенциал. В ОРУ и на ВЛ напряжением 330 кВ и выше должна быть обеспечена

защита работающих от биологически активного электрического поля, спо-собного оказывать отрицательное воздействие на организм человека и вы-зывать появление электрических разрядов при прикосновении к заземлен-


ным или изолированным от земли электропроводящим объектам. Защитные свойства основаны на принципе электростатического экрани-

рования. Как известно, заряды, наводимые на проводящем нейтральном (т.е. незаряженном) теле, внесенном в электрическое поле, распределяются так, что внутри тела поле этих зарядов точно компенсируют поле всех внешних зарядов, в результате чего внутри тела поле отсутствует. Следо-вательно, чтобы оградить проводящее тело от электризации через влияние, достаточно поместить его в металлическую оболочку ( экран ). При этом наводимые заряды разместятся на внешней стороне экрана и электрическо-го поля во внутреннем пространстве экрана, как и в самом экране, не бу-дет. Опытом установлено, что экран может быть не только сплошным, но и сетчатым: если плетенье сетки не особенно редко, то силовые линии поля будут замыкаться на ее проволочках и во внутреннее пространство не про-никнут. Одним из индивидуальных средств защиты от воздействия электриче-

ских полей является экранирующий костюм, который изготовляется из специальной металлизированной токопроводящей ткани в виде комбине-зона или куртки с брюками. Все предметы экранирующего костюма - го-ловной убор, куртка, брюки и обувь, а точнее их металлические элементы - должны иметь между собой надежную электрическую связь, осуществляе-мую специальными проводниками. Кроме того, костюм снабжается зажи-мом для его заземления, т.е. присоединения к заземляющему устройству с помощью гибкого проводника. Костюм надевается на белье, с тем чтобы человек был изолирован от него. При необходимости поверх костюма можно надевать другую одежду - телогрейку, халат, пальто и т.п. Согласно указаниям Правил техники безопасности [3] экранирующие

костюмы должны применяться при работах, проводимых в ОРУ и на лини-ях электропередачи 500 и 750 кВ в пределах опасной зоны, т.е. на расстоя-нии менее 30 м от токоведущих частей, находящихся под напряжением, и вне области стационарных и временных экранирующих устройств. Кратковременные работы в опасной зоне, не требующие подъема на от-

ключенное оборудование или конструкции, разрешается проводить без применения экранирующих костюмов. При этом продолжительность пре-бывания людей в РУ не должна превышать один час при осмотрах и рабо-тах, выполняемых без снятия, и два часа при работах в ячейках с отключе-нием оборудования. Запрещение выполнять в опасной зоне даже кратковременные работы,

связанные с подъемом на отключенное оборудование или конструкции, без экранирующих костюмов, объясняется тем, что разрядный ток возникаю-щий в момент прикосновения к заземленному предмету, может вызвать болезненные ощущения и испуг человека и как следствие падение его с высоты.


Длительность работы в экранирующем костюме, равно и как без него, но на расстоянии более 30 м от токоведущих частей, находящихся под напря-жением, не ограничивается. Однако здесь надо иметь в виду, что длитель-ная работа в экранирующем костюме сопровождается нарушением термо-регуляции организма, в особенности при повышенной или пониженной температуре окружающего воздуха. Работы, связанные с прикосновением человека к заземленным предме-

там, оборудованию, конструкциям и пр. могут производиться при условии специального заземления экранирующего костюма путем создания метал-лической связи между ним и заземляющим устройством ОРУ. Зоны электроустановок с уровнями магнитных и электрических полей,

превышающими предельно допустимые, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала, должны ограж-даться и обозначаться соответствующими предупредительными надписями и плакатами. Список литературы 1. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности.- М.: Издательско-торговая

корпорация «Дашков и К», 2008.-456 с. 2. Хван Т.А., Хван П.А. Основы безопасности жизнедеятельности.- Ростов н/Д: Фе-

никс, 2010.- 381с. 3. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электрических уста-

новок. – СПб.: Издательство ДЕАН,2002. – 206 с.

КУДРЯВЦЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ, КОПЫЛОВИЧ МАЛЬВИНА ВИТАЛЬЕВНА

ОБОУ СПО «Щигровский медицинский колледж» e-mail: [email protected]

АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Кудрявцев В.А., Копылович М.В. АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

В критических условиях, складывающихся вокруг экологической ситуации во всем мире, для человечества становится жизненно необходимым изменение самой философии отношения к природе.

Рассматривая вопросы загрязнения окружающей среды Курской облас-

ти, приводя в своей работе анализ статистических данных демографиче-ской ситуации, мы хотим заставить каждого задуматься над проблемами экологии нашей области уже сегодня, как о проблемах наследуемых бу-дущим поколением.


Статистика изменения общей численности населения Курской области за последние три года, свидетельствует о снижении численности населе-ния, на фоне отрицательного естественного прироста и резко возросшего миграционного прироста, что может быть связано с ростом и развитием промышленности нашей области (таб.1).

Таблица 1. Компоненты изменения общей численности населения.

Годы

Численно сть населе-ния на 01.01.

Численно сть насе-ления на

31.12

Изменения за год

Общий прирост

Естественный прирост

Миграционный прирост

2011 1125648 1121563 - 4085 -5975 1890 2012 1121563 1119262 - 2301 -5225 2924 2013 1119262 1118915 - 347 -5021 4674

На 1 января 2014 года в Курской области насчитывается 34 предпри-

ятия, занимающихся добычей полезных ископаемых, 1863 производствен-но-обрабатывающих предприятия, 1190 сельскохозяйственных предпри-ятия, 343 предприятия, занимающиеся производством и распределением электроэнергии, газа и воды, которые выступают в качестве искусственных источников загрязнения атмосферы. По общероссийским данным Курская область является одним из 14

субъектов Российской Федерации, относящимся к зонам радиоактивного загрязнения. [1]

За последние пять лет показатель выброшенных в атмосферу загряз-няющих веществ по Курской области в среднем составляет 39,92 тыс. тонн, из них 89% жидкие и газообразные отходы (таб.2,3).

Таблица 2. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от

стационарных источников, их очистка и утилизация (тысяч тонн). Год Всего выброшено

в атмосферу загрязняющих

веществ

Уловлено загрязняющих

веществ

Из них утилизировано

В % к уловленным

2009 36,9 27,5 21,0 76,5 2010 41,4 39,6 27,7 70,1 2011 41,9 46,5 34,4 73,9 2012 41,5 41,2 30,2 73,3 2013 37,9 40,8 29,7 72,8


Таблица 3. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников (тысяч тонн).

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в Курской области являются автотранспорт, предприятия энергетики, машинострое-ния, стройиндустрии, черной металлургии. В атмосферный воздух выбра-сывается более 300 наименований загрязняющих веществ, связанных с хо-зяйственной деятельностью человека. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на организм чело-

века, животных и растительность, наносит ущерб народному хозяйству, вызывает глубокие изменения в биосфере.[2] Радиоактивное излучение ведет к появлению у людей злокачественных

опухолей, наследственных заболеваний и уродств у потомства. [3] Анализ демографической ситуации Курской области за последние пять

лет указывает на достаточно высокий показатель смертности, превышаю-щий показатель рождаемости (таб.4):

Таблица 4. Общие показатели воспроизводства населения.

Среди причин смертности у взрослого населения на первое место выходят болезни системы кровообращения (за период 2013-14 год – 10233 челове-ка), на второе место – новообразования (за период 2013-14 год – 2999 че-ловек).[4] Среди причин младенческой смертности ведущее место занимают со-

стояния, возникающие в перинатальный период (за период 2013-14 год – 54 человека) и врожденные аномалии, деформации и хромосомные нару-шения (за период 2013-14 год – 31 человек) [4]. Данные показатели свидетельствуют о непосредственном пагубном

влиянии загрязнения окружающей среды на жителей Курской области.

Годы Всего загрязняю-щих веществ

В том числе

Твердые Газообразные и жидкие

2011 41,9 4,5 37,5 2012 41,5 4,6 36,9 2013 37,9 4,2 33,8

Годы Число родившихся

Число умерших Всего Из них младенцев

2009 12462 20236 109 2010 12587 19852 99 2011 12926 18901 99 2012 13402 18627 98 2013 13030 18051 109


18 октября 2013 года в нашей области была запущена в работу Государ-ственная программа Курской области «Воспроизводство и использование природных ресурсов, охрана окружающей среды в Курской области», ко-торая дала свои первые результаты. Число выброшенных отходов в окру-жающую среду за последний год приблизилось к уровню 2009 года (са-мый минимальный показатель в исследуемом промежутке времени). (таб.2).[5] Однако, не смотря на это, в ходе регулярных прокурорских проверок ис-

полнения законодательства об охране атмосферного воздуха органами го-сударственной власти и хозяйствующими субъектами, только за последний год выявлено 189 нарушений законодательства об охране атмосферного воздуха.[6] Для формирования правильного экологического сознания среди будуще-

го поколения необходимо уже сейчас рекомендовать школам, дошколь-ным, среднеспециальным и высшим учебным заведениям включать в про-граммы воспитания проведение экологических мероприятий в тесном со-трудничестве с представителями администрации области, города, районов, представителями правоохранительных органов, санэпиднадзора, медицин-скими работниками, статистами, руководителями промышленных пред-приятий. Реализация программы снижения и полной ликвидации загрязне-ния атмосферы возможна только при осознанном отношении руководите-лей и работников промышленных предприятий к сбережению здоровой окружающей среды, а также непосредственном участии граждан в город-ских и областных мероприятиях по озеленению территорий. Список литературы: 1. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды» (1991). 2. Малахов В.М., Сенин В.Н. Тепловое загрязнение окружающей среды промыш-

ленными предприятиями // Серия «Экология». — М., 1996. 3. Статистика злокачественных новообразований в России и странах СНГ в 2012г.,

под редакцией М.И. Давыдова и Е.М. Аксель. 4. http://kurskstat.gks.ru/ Территориальный орган Федеральной службы государст-

венной статистики по Курской области. 5. Постановление об утверждении государственной программы Курской области

«Воспроизводство и использование природных ресурсов, охрана окружающей среды в Курской области» №748 -па от 18.10.2013 г.

6. Федеральный Закон «Об охране атмосферного воздуха» от 30.12.2008, № 309-ФЗ


УДК 614.8:678.742.2 МУХАМАДЕЕВ РУСТЕМ ИЛЬГИЗОВИЧ, АБДРАХИМОВ ЮНИР РАХИМОВИЧ,

ГИЛЯЗОВ АГДАС АХАТОВИЧ, ЗАКИРОВА ЗЕМФИРА АХМЕТОВНА

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Россия E-mail: [email protected]

ПОВЫШЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Мухамадеев Р.И., Абдрахимов Ю.Р., Гилязов А.А., Закирова З.А. ПОВЫШЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В статье на основе анализа опасных и вредных факторов, причин ава-

рий, аварийных ситуаций и неполадок рассматриваются рекомендации, обеспечивающие повышение промышленной безопасности при эксплуата-ции установки производства полиэтилена высокого давления.

Полиэтилен является материалом, который широко используют во всех

отраслях промышленности и областях человеческой деятельности. ОАО «Уфаоргсинтез» является одним из основных производителей по-

лиэтилена высокого давления (ПЭВД) для российского рынка. На произ-водственном объекте ОАО «Уфаоргсинтез» получают ПЭВД по техноло-гии «Ай-Си-Ай». Технология позволяет получить ценные высококристал-лические типы полимера [1]. При производстве ПЭВД наибольшую опасность представляют: 1. Процесс идёт при высоком давлении (110.0-150.0 МПа) и высокой

температуре (215-280°С). Поэтому при малейшем нарушении технологиче-ского режима, негерметичности аппаратуры и коммуникаций возможны большие выбросы газов в производственные помещения и образование взрывоопасных смесей с воздухом, что чревато тяжёлыми последствиями при наличии источников воспламенения. Одним из таких источников вос-пламенения может быть имеющееся статическое электричество, возни-кающее при производстве ПЭВД при необеспечении соответствующей за-щиты.

2. Процесс является экзотермическим (около 850 ккал на 1 кг произво-димого полиэтилена) и термодинамически неустойчивым. Тепловой эф-фект реакции полимеризации составляет 96,37 кДж/моль превращенного этилена. Поэтому небольшое повышение температуры в условиях затруд-ненного отвода тепла приводит к ускорению реакции и к выделению большого количества тепла, которое может привести к тепловому взрыву этилена. В момент взрыва давление может достичь 150.0-250.0 МПа, а температура - до 800-1000оС [2].

3. Термическое разложение этилена в аппаратуре с последующим взры-вом горючих газов. Это возможно по причине отклонений от заданных


технологических параметров процесса полимеризации, выхода из строя приборов и средств автоматики. В связи с изложенным, повышение промышленной безопасности при

полимеризации этилена под высоким давлением и температурой имеет важное значение. Одним из направлений повышения промышленной безопасности на ус-

тановке производства ПЭВД являются мероприятия по повышению на-дёжности средств автоматического контроля и регулирования процесса полимеризации этилена и противоаварийной защиты, что позволяет под-держать основные технологические параметры и, прежде всего, давление, температуру, скорость материальных потоков и дозировку инициаторов на заданном режиме. Эти мероприятия позволяют снизить риск возникнове-ния аварийных ситуаций и повысить эксплуатационную безопасность ус-тановки производства ПЭВД. Важным в повышении промышленной безопасности на производстве

ПЭВД является внедрение автоматизированной системы управления узла анализных бункеров на базе DeltaV компании Fisher-Rosemount. При вне-дрении данной системы значительно снизится риск возникновения аварий-ной ситуации из-за минимизации рисков, связанных с человеческим фак-тором. Следует также отметить, что безопасная эксплуатация установки для

получения ПЭВД во многом зависит от индивидуально-психофизиологических особенностей производственного персонала и, в первую очередь, их склонности к риску. Поэтому авторами был использо-ван тест-опросник «PSK» Г.Шуберта «Диагностика уровня личностной го-товности к риску» [3] для установления склонности к риску в производст-венной среде аппаратчиков подготовки сырья и отпуска продукции полу-фабрикатов. Анализ результатов по оценке уровня склонности к риску показывает: 1. В группе аппаратчиков молодого возраста (25-39 лет) преобладают

средние уровни склонности к риску; по мере взросления склонность к рис-ку снижается.

2. Склонность к риску снижается с получением опыта; более опытные работники меньше рискуют.

3. Среди аппаратчиков женщин реже встречаются лица с высокими оценками склонности к риску. Эти исследования свидетельствуют о том, что нарушения правил безо-

пасной эксплуатации производства, связанные со склонностью к риску производственного персонала, минимальны. Таким образом, рассмотренные выше мероприятия по повышению про-

мышленной безопасности при эксплуатации установки производства ПЭВД позволяют значительно повысить безопасность на опасном произ-водственном объекте.


Список литературы 1. Имашев, У.Б. Промышленная органическая химия на предприятиях Республики

Башкортостан: учебное пособие / У.Б.Имашев. – Уфа: УГНТУ, 2004. – 167 с. 2. Бесчастнов, М.В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-

технологических процессов / М.В.Бесчастнов. – М.: Химия, 1983. – 472 с. 3. Фетискин, Н.П. Социально-психологическая диагностика развития личности и ма-

лых групп: научное издание / Н.П.Фетискин, В.В.Козлов, Г.М.Мануйлов. – М.: Инсти-тут Психотерапии, 2005. – 490 с.

УДК 504.05/06 НИКИТИНА МАРИЯ СЕРГЕЕВНА, НИКИТИН СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ

Россия, г.Чебоксары, ООО «Геоид» [email protected]

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ

ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ РЕК, ОЗЕР, МОРЕЙ И ОКЕАНОВ, А ТАК ЖЕ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ

НЕФТИ НА СУШЕ ПРИ НЕФТЕДОБЫЧЕ Никитина М.С., Никитин С.И. РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ ПЕРЕДВИЖНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ РЕК, ОЗЕР, МОРЕЙ И ОКЕАНОВ, А ТАК ЖЕ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА СУШЕ ПРИ НЕФТЕДОБЫЧЕ Рассматриваются вопросы конструирования мобильных установок для

ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на водных по-верхностях рек, озер, морей и океанов, а так же для ликвидации аварий-ных разливов нефти на суше при нефтедобыче.

Для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с водных

поверхностей рек, озер, морей и океанов, а так же для ликвидации разли-вов нефти на суше при нефтедобыче, нами разрабатываются и изготавли-ваются мобильные очистные установки на базе очистных сепараторов типа «Флотатор-У», производительностью от 4 м³/час и до 10 м³/час (и более), в требуемой комплектации и исполнении. Установки: 1. Просты в эксплуатации, могут легко быть установлены на

различную автомобильную и автотракторную технику: «КАМАЗ», «Ура-лАЗ», «ГАЗ», «УАЗ», различную прицепную технику; 2. Они легко могут быть установлены на различные лодки и другие плавающие средства; 3. При необходимости, со всем необходимым комплектом оборудования, они могут быть смонтированы в требуемом контейнерном исполнении, для пе-ревозки которых, могут быть использованы автомобили оснащенными по-грузочными и разгрузочными механизмами («Сам гружу - Сам вожу»), ис-пользованы трактора «МТЗ» с сельскохозяйственной прицепной техникой и другая техника; 4. Установки экономичны, не требуют и не потребляют много электроэнергии. Для их эксплуатации требуется дизельный (или бензиновый) генератор не большой мощности (1,0 - 6 кВт), обеспечиваю-


щий работу, например, только электронасоса или автономная (бензиновая) мотопомпа; 5. Очистной сепаратор установки не требуют никаких химиче-ских реагентов, не требует никаких расходных фильтров и расходных ма-териалов; 6. Установки безопасны в работе, не имеют никаких подвижных и вращающихся частей; 7. Они легко устанавливаются у различных нефтя-ных разливов и подключаются к различным бакам и емкостям для сбора и транспортировки собираемой нефти и нефтепродуктов, имеют не большие размеры, снабжаются высокоэффективными поверхностными водозабор-никами; 8. Могут работать при различных погодных условиях (ветер, дождь, град, снег) и в различное время года (летом-зимой); 9. Степень очи-стки воды от нефти и нефтепродуктов (при однократном пропускании ее через сепарационную много модульную установку «Флотатор – У») со-ставляет 98 - 99 % и более. 10. Очищенная от нефти или нефтепродуктов вода, а при необходимости и обеззараженная от бактерий и микроорганиз-мов вода (с учетом мощности того же дизельного генератора от 1,0 до 6 кВт и дополнительных вставных (съемных) иди подсоединяемых к уста-новке «Флотатор – У» внешних модульных очистных устройств), может сбрасываться в тот же водоем.

а) б)

в) г)

Рисунок 1 а, б, в, г. Некоторые аварийные разливы нефти на реках (а, б, в,) и при нефтедобыче (г), где необходимы мобильные очистные установки.


Некоторые аварийные разливы нефти на реках и при нефтедобыче, где могли бы быть использованы наши мобильные очистные установки, уста-новленные на автотракторной технике или в требуемом контейнерном ис-полнении, в качестве примера показаны на фото (рисунок 1 а, б, в, г) [1]. Базовые модульные установки «Флотатор-У» имеют небольшие разме-

ры, могут быть легко установлены и на различных лодках, баржах, паро-мах, судах, танкерах и других плавающих средствах. Схема установки для очистки морских водных поверхностей от нефти может быть такой, как, например, это было рекомендовано нами для очистки вод установками «Флотатор-У» от разливов нефти в Мексиканском заливе [2]. Плавая вдоль скопления нефти, установка «Флотатор-У» с помощью поверхностного во-дозаборника и автономного насоса (мотопомпы) обеспечивает сбор и сброс собираемой нефти в требуемую емкость установленной в трюме корабля (или в буксируемом устройстве), а очищенную воду сбрасывает обратно в водоем [2]. Сепараторы установок «Флотатор-У» для больших разливов нефти па морях, производительностью до 25 м³/час имеют размеры: 3000 х 2000 х 2000 мм, а до 4 м³/час: 1100 х 750 х 875 (Н) мм. Установки производительностью до 4 м³/час, могут быть установлены на

не больших моторных лодках и плавающих средствах, в том числе и на специально приспособленных лодках, для ликвидации таких аварий, как показанных в качестве примеров на фото (рисунок 2 а, б) [1].

а) б)

Рисунок 2 а, б. Некоторые аварийные разливы нефти у берегов залива (а) и на озере (б), где необходимы плавающие мобильные очистные установ-

ки. Наши установки и технологии защищены нами различными патентами в

РФ и за рубежом, многие наши разработки охраняются нами как «ноу-хау» и секреты производства. Важным решением проблем эффективной и быст-рой (мобильной) ликвидации различных аварийных разливов нефти, для ООО «Геоид», является поиск различных партнеров по внедрению наших установок и технологий на взаимовыгодных условиях, а такт же проведе-ния с заинтересованными организациями совместных научно-исследовательских работ по различным международным проектам.


Список литературы 1. Электронный ресурс: http://www.yandex.ru/. Поисковик, поисковые слова: разливы

нефти + картинки. Дата обращения 13.10.2014 г. 2. Никитин С.И., Михайлов С.Г., Вигдорчиков О.В. «Эффективность использования

модульных установок типа «Флотатор-У» для очистки и обезвреживания водных по-верхностей от разливов нефти, их возможности для очистки вод Мексиканского залива и ликвидации других техногенных катастроф». Тезисы докладов Международной кон-ференции: «Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов», 11-13 октября 2010 г./под ред. А.В. Соромотина, А.В. Толстикова. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2010, стр. 285-287.

УДК 504.05/06 НИКИТИНА МАРИЯ СЕРГЕЕВНА, НИКИТИН СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ

Россия, г. Чебоксары, ООО «Геоид» E-mail: [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТАНОВОК И АППАРАТНЫХ

КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПОДСЛАНЕВЫХ ВОД НА РЕЧНЫХ И МОРСКИХ СУДАХ,

А ТАК ЖЕ ДЛЯ ИХ ПОРТОВ Никитина М.С., Никитин С.И. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТАНОВОК И АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПОДСЛАНЕВЫХ ВОД НА РЕЧНЫХ И МОРСКИХ СУДАХ, А ТАК ЖЕ ДЛЯ ИХ ПОРТОВ

Рассматриваются вопросы конструирования базовых много модульных установок типа «Флотатор-У», для обезвреживания подсланевых вод на речных и морских судах, а так же для их портов, принимающих подслане-вые воды на обезвреживание и утилизацию. Показана эффективность ус-тановок и перспективность широкого их внедрения, как в России, так и в различных зарубежных странах.

Подсланевые воды - это воды, образующиеся в машинных отделениях

судов под сланями (решетчатыми полами) в результате конденсации паров воды и утечек масел, топлива и других нефтепродуктов из силовых уста-новок судов. Подсланевые воды отличаются высоким содержанием в них различных

масел, дизельного топлива и других нефтепродуктов. Содержание различ-ных нефтепродуктов в таких водах может достигать до 160 г/л, а общее ко-личество таких вод на одном судне в ряде случаев достигает до 15 тонн/сутки. Растворимость дизельного топлива и различных других масло-нефтепродуктов в подсланевых водах может достигать до 10-20 мг/л. Эти воды относятся к веществам 2 класса опасности, в связи с чем, требуют специального оборудования для их обезвреживания и утилизации. Сбрасывать подсланевые воды в водоем запрещено. Допустимая кон-

центрация масел и нефтепродуктов в сбрасываемых водах (в рыбоводные реки и водоемы РФ) не должны превышать 0,05 мг/л.


На всех плавающих судах подсланевые воды собираются в специализи-рованные емкости, находящиеся на кораблях (чаще всего располагающие-ся в трюме кораблей) и сдаются на последующую очистку и обезврежива-ние их в портах прибытия по договорным ценам. Так, например, ОАО «Чебоксарский речной порт» в период навигации (6-7 месяцев) 2011 года принимал на переработку всего лишь только до 30 тонн подсланевых вод в месяц. Это много меньше потенциальных возможностей портов такого уровня. Стоимость приема таких техногенных жидкостей на обезврежива-ние и утилизацию (при сбросе их в водоем), у различных речных портов реки Волга, в настоящее время составляет от 4,5 до 6,5 тысяч рублей за 1 м³ (одну тонну) подсланевых вод. Несмотря на жесткие требования по очистке подсланевых вод и давнюю

историю существования данной проблемы, кардинального решения для обеспечения все возрастающих требований экологии для защиты различ-ных водных сред до сих пор не найдено. ООО «Геоид» предлагает решение многих проблем связанных с образо-

ванием и обезвреживанием подсланевых вод, занимается разработкой, из-готовлением и поставкой под «ключ» специализированных модульных ус-тановок различной производительности, которые могут быть установлены непосредственно на различных речных и морских судах, а так же в различ-ных речных и морских портах, принимающие данные воды на обезврежи-вание и утилизацию, проводит обучение персонала Заказчиков работе на установках. Наши технологии и установки защищены нами различными патентами в

РФ и за рубежом, многие наши разработки охраняются нами как «ноу-хау» и секреты производства. Для сведения: в 2004 г. на учёте Российского речного регистра состояло

33,3 тысяч речных и озёрных судов общей грузоподъёмностью 12,3 мил-лион тонн. Речной флот всего мира насчитывал около 90 тысяч судов. Все порты, речные и морские суда, все они могут являться нашими потенци-альными покупателями и потребителями разрабатываемых нами устано-вок. Многие наши установки могут найти применение в странах СНГ, странах ближнего и дальнего зарубежья. При необходимости наши представители могут приехать к Вам с нашей

передвижной установкой малой емкости, являющейся аналогом установок «Флотатор-У», и продемонстрировать эффективность работы наших уста-новок для очистки и обезвреживания Ваших подсланевых вод (рисунок 1 а, б, в). Как видно из фотографий рисунка 1б, качество очистки различных, дос-

таточно сильно загрязненных исходных подсланевых вод, достигается дос-таточно высокое. Очищенные воды могут быть направлены в общегород-ские канализационные сети (содержание нефтепродуктов в воде от 1,0 до


1,5 мг/л) если таковые имеются, или перерабатываться здесь же, дальше, с использованием других внешних подсоединяемых модулей [1].

а) б) в)

Рисунок 1 а,б,в. Демонстрация (а) и качество очистки (б) подсланевых вод с помощью передвижной установки на ОАО «Чебоксарский речной порт» и демонстрация процессов очистки зарубежным ученым из Намибии (в).

Дальнейшая их очистка химреагентным методом в баке-реакторе (моду-

ле химреагентной обработке) или с использованием угольного сорбента (фильтровального сорбентного модуля), позволяют достичь содержания маслонефтепродуктов в очищенных водах 0,04-0,045 мг/л [1]. Очищенные и обезвреживаемые воды с дополнительными внешними модулями уже могут быть сброшены в тот же рыбоводный водоем. Сушка и отжиг уголь-ного сорбента от масел и нефтепродуктов, позволяет частично использо-вать угольный сорбент повторно. Габаритные размеры наиболее приемлемых для этих целей базовых ус-

тановок «Флотатор-У» на производительность до 4 м³/час: длина – 1100 мм, ширина – 750 мм, высота – 875 мм. Стоимость их по состоянию цен на октябрь месяц 2014 года – 415 тысяч рублей, кроме того, НДС-0% (НДС не облагается), установок другой производительности – договорные. Максимальная потребляемая мощность установкой (с учетом вставного

(съемного) модуля электродеэмульгации подсланевых вод) до 6,5 кВт. При необходимости установки дополнительно могут комплектоваться

базовой напорной озонаторной установкой (подсоединяемого модуля) типа «Озон-5» или подобной, на производительность выработки озона от 2 г/час до 5 г/час и выше. Установка «Озон-5» позволяет осуществлять обеззара-живание очищаемых жидкостей от бактерий и микроорганизмов, улучшает очистку очищаемых вод от масел и нефтепродуктов, а так же улучшает очищаемые воды по таким параметрам как ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК (биологическое потребление кислорода). Стоимость базовой напорной озонаторной установки «Озон-5», по со-

стоянию цен на октябрь месяц 2014 года - 35 тысяч 400 рублей, НДС – 0% (НДС не облагается). Средний срок окупаемости установок «Флотатор-У», для очистки и

обезвреживания подсланевых вод производительностью до 4 м3/час, в тре-буемой комплектации, для большинства крупнотоннажных судов и портов


составляет 6-8 месяцев. Практически окупаемость установок осуществля-ется в течение одного навигационного периода. Список литературы 1. Никитин С.И., Решетников А.В., Никитина М.С. Развитие научно-технических

подходов к обезвреживанию и утилизации масло и нефтесодержащих жидкостей для решения экологических и ресурсосберегающих проблем промышленных предприятий. Сборник трудов V Международного Конгресс «Чистая вода. Казань», Казанская ярмар-ка, 26-28 марта 2014 г.: науч. изд. – Казань: типогр. ООО «Куранты», 2014., стр. 343-346.

УДК 658.382.2:631.3 ОВЧАРЕНКО МАРИНА СЕРГЕЕВНА

ОВЧАРЕНКО АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Россия, г. Санкт-Петербург – Пушкин,

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет [email protected]

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ УТОМЛЯЕМОСТИ ОПЕРАТОРА ТРАНСПОРТНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ

ТЕХНИКИ Овчаренко М.С., Овчаренко А.А. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ УТОМЛЯЕМОСТИ ОПЕРАТОРА ТРАНСПОРТНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

В статье на основе методов исследования Марковских цепей описан трудовой процесс оператора транспортной сельскохозяйственной техни-ки. В результате получена вероятностная модель возникновения несчаст-ного случая в результате утомляемости оператора, позволяющая опреде-лить вероятность возникновения несчастного случая в зависимости от состояния работоспособности оператора.

Ежегодно в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) погибает

большое количество людей наиболее активного и трудоспособного возрас-та, тем самым нанося непоправимый ущерб государству. Подавляющее большинство ДТП, аварий происходит по вине оператора-водителя [1]. Проведенными исследованиями [1] установлено, что степень утомления зависит от продолжительности работы, чем больше рабочий день, тем больше выражено утомление, тем более вероятны ошибки, приводящие, в конечном счете, к авариям. Рассмотрим вероятностную модель утомляемости оператора транспорт-

ной сельскохозяйственной техники в зависимости от продолжительности рабочей смены. Представим ее в виде регулярной Марковской цепи [2] рис. 1 с тремя поглощающими состояниями. Оператор в работоспособном состоянии с вероятностью (Р) через 2 часа

с начала рабочей смены переходит из 0 состояния в 2, после 4 часов в со-стояние 4, после 6ч в состояние 6, после 8 часов рабочей смены с вероят-


ностью (Р) оператор заканчивает рабочий день без аварии - без травмиро-вания (поглощающее состояние 8). В случае наступления в течение рабочей смены у оператора временного

снижения работоспособности граф-схема с вероятностью 1-Р переходит из состояния 0 в состояние 1, так как развитию утомления способствует мно-гие факторы, к которым относятся [1]: неудовлетворительное состояние дороги и плохая организация движения, высокая интенсивность транс-портного потока, управление автомобилем на больших скоростях, плохая видимость и частые изменения освещенности, неудобное сиденье и плохая обзорность, высокая и низкая температуры воздуха, частые перепады тем-пературы в кабине автомобиля, высокая влажность воздуха, перепады ба-рометрического давления, шум и вибрация, попадание в кабину паров бен-зина и отработавших газов. Утомлению способствуют некоторые психофи-зиологические и личностные особенности водителя (повышенная эмоцио-нальность, впечатлительность), а также большие нервные и физические перегрузки накануне рабочего дня и на маршруте. Однако наиболее значи-мым фактором, который чаще всего приводит к выраженному утомлению водителей, является продолжительность рабочего дня.

Поэтому переход граф-схемы из состояния 2 в состояние 3, из состояния 4 в 5 и из 6 в 7 с вероятностью 1-Р аналогичен. Цепь имеет три невозвратных состояния, заключающихся в окончании

рабочей смены оператора с аварией и без нее. Представим граф-схему Марковской цепи переходов утомления опера-

тора транспортной сельскохозяйственной техники в течение рабочей сме-ны рис. 2 в виде совокупности матриц из четырех составляющих: Q, R, 0, E.

Рис. 1 – Граф-схема Марковской цепи переходов утомления оператора транс-портной сельскохозяйственной техники в течение рабочей смены. Состояния перехода: 0, 2, 4, 6 – ра-

ботоспособное состояние оператора с интервалом продолжительности рабоче-го времени через 2ч, 4ч, 6ч; 1, 3, 5, 7 – состояние утомления оператора. Поглощающие состояния: 8 – окон-

чание рабочей смены без аварии; 9 –


Приведем полученную матрицу к уравнению Колмогорова-Чепмена и

решим его. В результате получим ряд показателей для стационарного со-стояния Марковской цепи (рис 3.): N – число попаданий в каждое из со-стояний; M – математическое ожидание длительности пребывания опера-тора в каждом из состояний; В – вероятность перехода из промежуточных состояний в поглощающее. Для расчетов используем систему MathCAD, в которой расчетные фор-

мулы запишем в матричном виде: Матрица N позволяет узнать вероят-ность попадания оператора в состояние утомления в каждом из возможных состояний (1, 3, 5, 7) до перехода в поглощающее состояние (9, 10). Матрица В показывает вероятность перехода из любого промежуточного

состояния в поглощающее, при этом рабочая смена оператора транспорт-ного средства при утомлении в течение рабочего дня с вероятностью р=1,0 окончится несчастным случаем (аварией или травмированием).

Рис. 3 – Полученные показатели для стационарного состояния.

Полученные значения вероятностей попадания в поглощающее состоя-ние при 0<P<1,0 представлены на рисунке 4.

Рис. 4 – Изменение вероят-ностей возникновения несча-стного случая:

1 - окончание рабочей сме-ны без аварии (поглощающее состояние 8); 2 - окончание рабочей смены при утомлении оператора без аварии (погло-щающее состояние 9); 3 -

Рис. 2 – Матрица из четырех составляющих: Q – вероятностей; R – перехода; 0 – нулевой; Е – единичной.


Кривая 1 показывает, что окончание рабочей смены без аварии (погло-щающие состояние 8) с вероятностью работоспособного состояния опера-тора будет в интервале от 0 до 0,3. В этих же интервалах будет находиться и окончание рабочей смены с утомлением оператора без аварии (погло-щающее состояние 9). К концу рабочей смены при снижении работоспо-собности оператора на 0,1 вероятность аварии составляет 0,08 (кривая 3), а при снижении работоспособности от 1,0 до 0,3 вероятность возникновения аварии будет свыше 0,9. В результате анализа системы «человек-машина-среда», например, из-за снижения зрения на 20% вероятность работоспо-собного состояния оператора не превышает 0,8. В этом случае вероятность возникновения аварии составит 0,28. В системе «человек – система управления (машина)», именно человек

является слабым звеном, так как, с одной стороны, оператор может гибко реагировать на нарушения режимов работы технических систем, преду-преждать возникновения аварийных ситуаций, использовать запасы мате-риальных и временных ресурсов для обеспечения безотказной (надежной) работы сложной технической системы [1], а с другой стороны, несоответ-ствие подготовки оператора-водителя требуемому уровню, его низкая ква-лификация, небольшой опыт работы, неудовлетворительное психофизио-логическое состояние, усталость в течении рабочей смены, плохое на-строение, а также ряд других субъективных факторов (дисциплинирован-ность, самочувствие, мотивации производственной и личностной на дан-ный момент и в принципе, уравновешенности, удовлетворенности трудом, бытом, жизнью, семьей, обществом, состоянием техники, выполняемой работой, отношением окружающих и к ним, и др.) создают предпосылки к возникновению нештатных и травмоопасных ситуаций. Действия операто-ра во многих случаях являются источниками нарушения «нормальных» рабочих режимов, приводящих к отказам, сбоям, поломкам и авариям. По-этому человек-оператор не только совершает ошибки, но и может внезапно заболеть, заснуть, потерять сознание, умереть. Чтобы предотвратить катастрофические последствия такого рода собы-

тий необходимо обеспечить контроль и оценку состояния оператора в ка-ждый момент его рабочего времени. Причем эффективность и надежная работа устройства в большей степени определит безопасность работы всей системы «оператор – машина – среда». Для этого на патентном уровне раз-работано новое устройство для предупреждения засыпания за рулем води-теля транспортного средства [3]. Список литературы 1. Овчаренко, М.С. Повышение безопасности операторов транспортной сельскохо-

зяйственной техники за счет разработки и внедрения инженерно-технических и органи-зационных мероприятий: дис. канд. техн. наук. – СПб., 2007. – 196 с.

2. Раскин, Л.Г. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управле-ния / Л.Г. Раскин. – М.: Советское радио, 1976. - 344 с.


3. Патент на полезную модель 146249 РФ МПК B60K28/06. Устройство для преду-преждения засыпания водителя транспортного средства / М.С. Овчаренко, А.А. Овча-ренко, А.С. Арефьев; ФГБОУ ВПО СПбГАУ. - № 2014112649/11; Заяв. 01.04.2014; Опубл. 10.10.2014, Бюл. 28.

УДК 621.311.22

ПЕТРОВ ТИМУР ИГОРЕВИЧ ЯДУТОВ ВАДИМ ВЛАДИМИРОВИЧ

Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ) Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

[email protected]

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Петров Т.И., Ядутов В.В. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Данная статья посвящена изучению неблагоприятного воздействия ТЭС на окружающую среду, а также рассмотрению основных методов минимизации этого воздействия.

ТЭС производят электрическую и тепловую энергию, доля в общем про-

изводстве электроэнергии в России на 2012 год составляет 67,8%(по миру процент колеблется в пределах 70-75%).И самое важное, что по прогнозам Минэнерго к 2019 году доля ТЭС вырастет на 0,5%, т.е. установленная мощность ТЭС вырастет с 151,83 ГВт в 2012 году до 159,36 ГВт в 2019 го-ду. И опираясь на эти данные, можно сделать вывод, что проблема влияния ТЭС на окружающую среду еще долго будет актуальна. Такое большое значение ТЭС в системе электроэнергетики получило не случайно, и свя-зано это с историей развития нашей страны. Для развития отечественной промышленности требовалось большое количество энергии, и с экономи-ческой точки зрения наиболее выгодными оказались крупные ТЭС. Эколо-гическому аспекту и вовсе не уделялось нужного внимания, вследствии че-го при проектировании данных ТЭС задача была одна- получить, как мож-но больше энергии и тепла. Воздействия ТЭС на окружающую среду можно разделить на: - физические воздействия, включающие в себя: акустическое воздейст-

вие, электромагнитное воздействие, радиационное, тепловое загрязнение; - непосредственные воздействия, связанные с привнесением или изъяти-

ем из природной среды отдельных компонентов (химическое загрязнение, выбросы вредных веществ);

- косвенные воздействия, включающие в себя: гравитационное осажде-ние твердых частиц и аэрозолей, химические реакции вредных веществ выброшенных в атмосферу и гидросферу [1]. В процессе эксплуатации ТЭС образуются дымовые газы, которые яв-

ляются основным источником загрязнения атмосферы, почвы, водного бассейна, флоры и фауны. Объем дымовых газов выбрасываемых крупной


ТЭС составляет порядка 1800 м3/с. Среди них наибольшую опасность представляют зола, двуокись серы и окислы азота (NOХ). Зола представля-ет из себя твердые частицы негорючих элементов угля. В основном – это оксиды кремния , железа , алюминия , магния , кальция , серы и некоторые другие, в том числе незначительное количество мышьяка и тяжелых ме-таллов (свинец, ванадий, хром, цинк). Также очень важна и проблема, связанная с сбросом использованной во-

ды .Ведь для полного технологического цикла в ТЭС используется боль-шое кол-во воды, которая забирается из определенного водоема и при пря-моточной схеме после использования возвращается обратно. Эта вода вносит в используемый источник большое кол-во теплоты, создает тепло-вое загрязнение, приводящее к вымиранию флоры и фауны данного водо-ёма, усиленному парообразованию с поверхности жидкости, метаморфозе гидрологических характеристик стока, увеличению водорастворимости пород, осложнению их санитарного состояния и к преобразованию микро-климата в отдельных районах. Стоит отметить и акустическое воздействие ТЭС. С развитием энергети-

ки и ростом единичной мощности, увеличивается и звуковая мощность электроустановок и агрегатов, что особенно оказывает влияние на людей, если ТЭС находится в черте города. А шум, как форма загрязнения окру-жающей среды, выделен довольно недавно, в середине

80-х годов. Электромагнитное же воздействие ТЭС на окружающую среду проявляется в виде электромагнитных полей(ЭМП), генерируемых воздушными линиями высокого напряжения. ЭМП в больших дозах также отрицательно влияют на здоровье человека [2]. Из косвенных наибольшее воздействие на окружающую среду имеет

гравитационное осаждение аэрозолей. Под действием силы тяжести, час-тицы аэрозоля осаждаются из газообразных выбросов вредных веществ. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что защита ат-

мосферы и биосферы в целом должна быть направлена на снижение объе-мов выбросов и сбросов, их очистку и включать следующие мероприятия:

- внедрение новых технологий сжигания топлива, например, сжигание в кипящем слое, которое уменьшает кол-во загрязняющих веществ в отхо-дящих газах;

- создание новых методов очистки продуктов сгорания топлива от со-единений серы;

- уменьшения кол-ва серы до минимальных значений в топливе до его сжигания;

- замена в ТЭС пылеочистительного оборудования на новое, с более вы-соким КПД;

- использование замкнутых водооборотных и энерготехнологических циклов;


- модернизация технологий очистки сточных вод перед их возвращени-ем в водоемы и осуществление необходимого контроля;

- снижение потерь пара и конденсата за счет увеличения плотности тракта и арматуры;

- создание оборотных систем с повторным использованием подогретой воды, как источника низкопотенциального тепла и свежей воды в цикле ТЭС;

- оснащение оборудования и объектов ТЭС защитными и экранирую-щими устройствами;

- замена или переоборудование электроустановок, с целью уменьшить уровень шума;

- применение в технологическом цикле ТЭС паводковых стоков; - необходимость выполнения все экологических и нормативных актов

при проектировке объектов и сооружений [3]. Таким образом, решение проблемы негативного воздействия ТЭС на ок-

ружающую среду требует комплексного подхода с применением различ-ных мероприятий, а при проектировании, строительстве новых ТЭС пла-нирование их оснащения эффективными средствами очистки от сбросов и выбросов загрязняющих веществ, утилизации отходов, использования эко-логически безопасных видов топлива. Список литературы 1. Носков А.С., Савинкина М.А., Анищенко Л.Я. Воздействие ТЭС на окружающую

среду и способы снижения наносимого ущерба. – Новосибирск. Изд. ГПНТБ СО АН СССР, 1990. – с. 8–22

2.Коробкин В.И. Экология: учеб./В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. -12-е изд. перераб. доп.–Ростов н/Д.: Феникс,2007.-602 с.

3.Экологический раздел сайта ГПНТБ России. http://ecology.gpntb.ru/ УДК 658.382.3

РИЗВАНОВА ГУЛЬНАЗ ИЛЬДУСОВНА, ЕРМЕЕВ РИНАТ ИЛЬЯСОВИЧ

Казанский государственный энергетический университет [email protected]

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ Ризванова Г.И., Ермеев Р.И. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Энергосистема Республики Саха (Якутия) состоит из трех энергорай-онов - Южно-Якутского, Центрального и Западного, а также зоны децен-трализованного энергоснабжения - Северного энергорайона. Функционирование электроэнергетики в Якутии по причине обслужива-

ния большой территории потребителей имеет ряд недостатков: -изолированность энергорайонов;


-сезонный завоз топлива и материально-технических ресурсов по слож-ной транспортной схеме;

-большие расходы на содержание электросетей, в основном выполнен-ных в деревянном исполнении;

-наличие децентрализованного энергоснабжения (дизельные электро-станции) на удаленных от магистральных электрических сетей районах Якутии малой электроэнергетики. На балансе энергоснабжающих организаций находится более 25 000 км

воздушных линий всех классов напряжений, 43% воздушных линий элек-тропередач отработали более 25 лет и требуют полной реконструкции. Техническое состояние основных производственных фондов характеризу-ется высоким процентом износа: в среднем он составляет более 50,5%, в том числе износ линий электропередач - 75%, тепловых сетей - 51,2%, си-лового и прочего оборудования - 60,5%, подстанций - 81,4%, машин и обо-рудования - 61,9% [«О программе и схеме развития электроэнергетики в Республике Саха на 2011-2015 годы»]. Наряду с этими «техническими» проблемами стоит вопрос о безопасно-

сти персонала, так как людям приходится работать в экстремальных усло-виях: не только в зоне повышенного риска и возможности поражения элек-трического тока, но и в экстремальных температурах (колебания темпера-туры в Якутии за год от -60 до +40 С). Рассмотрим основные электрозащитные средства в электроустановках

до и выше 1кВ: -основные электрозащитные средства в электроустановках выше 1 кВ:

изолирующие и электроизмерительные клещи, изолирующие штанги, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для работ на воздушных линиях под напряжением с непосредственным при-косновением электромонтера к токоведущим частям (изолирующие лест-ницы, площадки, канаты и т.п.). К дополнительным электрозащитным средствам напряжением выше 1 кВ относятся: диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, диэлектрические ковры, индивидуальные экрани-рующие комплекты, изолирующие подставки и накладки, диэлектрические колпаки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.

-основные электрозащитные средства, применяемым в электроустанов-ках напряжением до 1 кВ: изолирующие электроизмерительные клещи, изолирующие штанги, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками. К допол-нительным электрозащитным средствам напряжением до 1 кВ относятся: диэлектрические галоши, диэлектрические ковры, переносные заземления, изолирующие подставки и оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности. [Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках.]


Большую роль для персонала имеют средства индивидуальной защиты. Для защиты рук от поражения электрическим током используются диэлек-трические перчатки. Следует применять бесшовные перчатки не ниже 2 класса, так как предусматривается работа в холодный период при темпера-турах до -60 С. В связи с этим, необходимо, по возможности, использовать двупалые перчатки, а не пятипалые, с возможностью надевать под них шерстяные перчатки или варежки. Ширина по нижнему краю перчаток должна позволять натягивать их на рукава верхней одежды. Диэлектрические галоши и боты должны состоять из резинового верха,

боты должны иметь отвороты. Размеры галош и бот выбираются с воз-можностью надевать их поверх обуви (в частности валенок). Индивидуальные комплекты экранирующей одежды предназначены для

защиты от действия электрического поля персонала. В нашем случае необ-ходимо использование экранирующих костюмов совместно с термобель-ем. Таким образом, исключается возможность обморожения конечностей обслуживающего персонала подстанций. Но при работе обслуживающего персонала не исключены так же меха-

нические повреждения. В случае работы в холодный период года, необхо-димо учесть возможность появления гололеда. Для этого необходимо ис-пользовать боты и галоши с рифленой подошвой, исключить по мере воз-можности использование металлических предметов (к примеру, использо-вать только деревянные лестницы). В связи с быстрым износом электрооборудования и ЛЭП необходима

частая их реконструкция. В связи с этим обслуживающему персоналу при-ходится немало времени находиться под действием электрических и маг-нитных полей. Следовательно, необходимо уделить внимание защите от электромагнитных полей (ЭМП). Основным способом защиты от ЭМП является экранирова-

ние. Экранируются как отдельное электрооборудование, так и помещения. Экранирование смотровых окон, приборных панелей проводится с помо-щью радиозащитного стекла. Для уменьшения просачивания электромаг-нитной энергии через вентиляционные жалюзи, они экранируются метал-лической сеткой, либо выполняются в виде запредельных волноводов. Эк-ранирование источников ЭМП или рабочих мест осуществляется при по-мощи отражающих или поглощающих экранов. Отражающие экраны вы-полняют из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом. Экраны могут размещаться вблизи источника, на трассе распростране-

ния, вблизи защищаемого человека. В зависимости от излучаемой мощно-сти и взаимного расположения источника и рабочих мест конструктивное решение экрана может быть различным (замкнутая камера, щит, чехол, штора и т. д.). При любом виде экранирования необходимы средства инди-видуальной защиты. К СИЗам от ЭМП относят переносные зонты, комби-незоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту


организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана, очки, фартуки, халаты. Список литературы: 1. «О программе и схеме развития электроэнергетики в Республике Саха на 2011-

2015 годы» (Правительство Республики Саха, 2011) docs.cntd.ru/document/473504659 2. «Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в

электроустановках» (Министерство Энергетики РФ, Москва 2003). 3. «Безопасность жизнедеятельности» (Занько Н.Г., Малаян К.Р., Русак О.Н. 13-е

изд., 2010).

УДК 544.4 САЗОНОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА

ЛЯМЦЕВ СЕРГЕЙ ЕГОРОВИЧ Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет


ВЛИЯНИЕ СПОСОБА МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ОТХОДОВ НА КИНЕТИКУ СОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ

КАТИОННОГО СИНЕГО 2К Сазонова А.В., Лямцев С.Е. ВЛИЯНИЕ СПОСОБА МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ОТХОДОВ НА КИНЕТИКУ СОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ КАТИОННОГО СИНЕГО 2К

В статье изучена кинетика процесса сорбции катионного красителя 2К целлюлозными отходами из водных растворов. Рассмотрены способы мо-дифирования древесных опилок и выбраны эффективные. Представлены и описаны кинетические кривые процесса.

С необходимостью применения сорбентов в своей жизни каждый чело-

век сталкивался хотя бы один раз. На сегодняшний день их применяют практически во всех областях промышленности, в сельском хозяйстве и в медицине. Это в первую очередь обусловлено очисткой от различных за-грязняющих веществ и тесно связано с охраной окружающей среды. В настоящее время в текстильной, обувной, полиграфической промыш-

ленности для получения бумаги, красок, пигментов применяются различ-ные типы красителей. В производственных процессах до 40% используе-мых красителей попадают в сточные воды, которые, поступая недостаточ-но очищенными в природные водоемы, и создаёт в них серьезные наруше-ния биоценоза [1]. Для удаления из сточных вод промышленных красителей нашли приме-

нения разнообразные методы: регенерация, коагуляция, флотация, элек-трохимические, окисление хлорной известью, озоном, сорбция активиро-ванным углём и др. Большинство из них дорогостоящие. Среди известных методов очистки сточных вод достаточно высокоэффективным и перспек-тивным является сорбция, которая является хорошо управляемым процес-сом, позволяет удалять загрязнения практически до любой остаточной концентрации, не дает вторичного загрязнения [2].


В последнее время предпринимаются попытки использовать в сорбци-онной очистке стоков нетрадиционные, но доступные и дешевые материа-лы, в том числе и отходы деревообрабатывающей промышленности [3]. Для выявления эксплуатационных возможностей сорбентов оптимизации сорбционного процесса изучение кинетики является важным этапом. В данной работе рассмотрено влияние способа модифицирования цел-

люлозных отходов на кинетику сорбции красителя катионного синего 2К. В качестве сорбента использовали целлюлозный сорбент - древесные

опилки, а именно: - целлюлозный сорбент (не модифицированный); - целлюлозный сорбент, модифицированный щелочью (опилки обраба-

тывали в течение 30 мин 0,1 Н раствором NaOH); - целлюлозный сорбент, модифицированный кислотой (опилки обраба-

тывали в течение 30 мин 0,1 Н раствором HCl); В работе использован метод одноступенчатой статической сорбции.

Сорбцию проводили при постоянной температуре (Т=298 К) из постоянно-го объёма раствора (V=30 мл), добавляя к растворам красителя разной концентрации (С0=0,05 г/л и С0=0,1 г/л) навески сорбентов m=0,5 г с раз-мером частиц менее 3,5 мм (d<3,5 мм). Затем перемешивали на магнитной мешалке разное количество времени (от 1 до 20 мин), фильтровали и опре-деляли конечную концентрацию красителей (Ск, г/л) спектрофотометриче-ским методом. Предварительно был найден максимум светопоглощения красителя катионного синего 2К, который равен 610 нм. Степень сорбции (S, %) показывает долю абсолютного количества веще-

ства, которое улавливается сорбентом, рассчитывается по следующей формуле:

0С

V)кС0(СS

где С0 - исходная концентрация, мг/л; Ск - конечная остаточная концен-

трация, мг/л; V - объём анализируемой пробы, мл. После обработки экспериментальных данных были построены кинети-

ческие кривые сорбции целлюлозными отходами красителя катионного 2К при концентрации водного раствора 0,05 г/л, представленные на рисунке 1. В связи с тем, что кинетическая кривая сорбции модифицированным ки-

слотой целлюлозным сорбентом (кривая 3) значительно уступает в сорб-ции двум другим, становится ясно, что не целесообразно дальнейшее ис-пользование данной модификации. При данной концентрации раствора красителя кинетические кривые 1 и 2 имеют линейный вид, а кривая 3 - более сложный ступенчатый вид. Это говорит о том, что при использова-нии сорбента модифицированного кислотой скорость сорбции в начальный момент времени меньше, чем для других сорбентов. Спустя 10 мин сорб-ция практически не изменяется во времени.


1 - целлюлозный сорбент не модифицированный;

2 - целлюлозный сорбент, модифицированный щелочью; 3 - целлюлозный сорбент, модифицированный кислотой

Рисунок 1 - Кинетические кривые сорбции целлюлозными отходами кра-сителя катионного 2К при концентрации водного раствора 0,05 г/л

Поскольку на процесс влияет концентрация раствора, были получены

кинетические кривые сорбции целлюлозными отходами красителя катион-ного 2К при концентрации водного раствора 0,1 г/л, представленные на рисунке 2.

1 - целлюлозный сорбент не модифицированный;

2 - целлюлозный сорбент, модифицированный щелочью Рисунок 2 - Кинетические кривые сорбции целлюлозными отходами

красителя катионного 2К при концентрации водного раствора 0,1 г/л

Кинетические кривые 1 и 2 сорбции красителя катионного синего 2К имеют вогнутую форму. Кривая 1 отличается от кривой 2, в частности, большей скоростью сорбции в начальные момент времени. При концен-трации 0,1 г/л использование немодифицированного сорбента дает мень-шее значение степени сорбции. При изучении влияния способа модифицирования целлюлозных отходов

с размером частиц не более 3,5 мм на кинетику сорбции красителя катион-ного 2К при разных концентрациях установлено, что наиболее эффективна обработка щелочью.


В целом используемый сорбент является доступным и дешевым, ис-пользуемые методы эффективны, а простота проведения эксперимента и анализов дает большое преимущество перед иными методами. В технологическом исполнении сорбцию можно осуществлять в кон-

тактных адсорберах с механическими мешалками периодического дейст-вия, разделяя твердую и жидкую фазу декантацией или фильтрованием. Список литературы 1 Беляев Е.О., Беляева Л.Е. Использование растительного сырья в решении проблем

защиты окружающей среды // Химия в интересах устойчивого развития. - 2000. - №8. - С. 763-772.

2 Картель Н.Т., Стрелко В.В. Адсорбенты и их применение в промышленности / Пермь: Наука, - 1987. - С. 48-58.

3 Сазонова А.В., Голощапова С.Э. Адсорбция ионов металлов отходами деревооб-рабатывающей промышленности // APRIORI. Серия: Естественные и технические нау-ки [Электронный ресурс]. - 2014. - №1. - 8 С. Режим доступа: http://apriori-journal.ru/seria2/2-2014/Sazonova-Goloschapova.pdf.

УДК 628.1 ФАЙЗРАХМАНОВА АЛСУ РАИСОВНА

Россия, Казанский государственный энергетический университет [email protected]

ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ. ОЗОНИРОВАНИЕ

Файзрахманова А.Р. ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ. ОЗОНИРОВАНИЕ

Озонирование — эффективный способ очистки и обеззараживание во-ды. Озонирование является мощным и универсальным средством для очи-стки и обеззараживание воды. Озон является более мощным участником окислительно-восстановительных реакций, чем хлор, что обеспечивает ему прекрасные дезинфицирующие свойства при отсутствии токсических эффектов.

Озонирование — это доступная и безопасная очистка и обеззараживание

воды. Многие десятилетия во всем мире воду в бассейнах очищают преимуще-

ственно методом озонирования. Как способ очистки воды озонирование постепенно набирает популярность и в России. В сравнении с традиционно используемыми химическими веществами на основе соединений хлора или брома, этот способ имеет ряд достоинств. Озон вырабатывается из кисло-рода, очищает, обеззараживает воду и в процессе этого преобразуется в кислород. Метод очистки озоном не требует постоянного поддержания уровня

концентрации хлора в воде. Он не оказывает раздражающего воздействия на слизистую оболочку глаз и кожные покровы, не влияет на ткани ку-


пальников и состояние волос. И что самое важное, он не изменяет кислот-но-щелочной баланс в воде. Обеззараживание воды в бассейне при исполь-зовании озоновых установок более быстрый и эффективный способ очи-щения. Ни один химический метод не сравнится с ним. Скорость очистки при озонировании в 300 раз выше и это при полном отсутствии таких нега-тивных последствий как бром- и хлорпроизводных аммиака (хлорамины), являющихся неотъемлемым результатом стандартных способов дезинфек-ции. Отличительные преимущественные черты применения установок озони-

рования для очистки воды плавательных бассейнов: • Озон превосходный коагулянт. Озон участвует в реакциях разложения

органических загрязнений, делает их нерастворимыми. Это способствует укрупнению осадка и позволяет песчаным фильтрам более эффективно выполнять свои задачи.

• Системы очистки воды в бассейне, сочетающие фильтрацию с циклами озонирования, способны уничтожать все бактерии, вирусы, водоросли и грибки. • После цикла очищения озон, не вступивший в реакцию с загрязнения-ми, медленно преобразуется в обыкновенный кислород и остается в воде. Вода, насыщенная озоном, отличается привлекательностью, поскольку это делает ее чистой и сверкающей.

• Достигая предела насыщения воды, нерастворенный газообразный озон улетучивается в атмосферу. Что же касается паров хлора, то они зна-чительно тяжелее и остаются над поверхностью воды. • Системы очистки воды в бассейне окупаются в течение нескольких лет за счет экономии средств на приобретение химикатов. Немаловажный плюс: при озонировании не образуется жирный осадок, характерный для химических способов дезинфекции. Не говоря уже о пользе здоровья, ко-торую ничем не измерить[1]. Эстетическая красота бассейна с озонированной водой может быть кон-

курентным преимуществом для привлечения новых постоянных клиентов. Озон является более мощным участником окислительно-

восстановительных реакций, чем хлор, что обеспечивает ему прекрасные дезинфицирующие свойства при отсутствии токсических эффектов. Озон используется в физиотерапии, что подтверждено множеством на-

учных работ в США и странах Европы, доказывающих его положительное влияние в лечении ряда заболеваний. Зафиксированы медицинские случаи полного или частичного выздоровления при лечении озоном заболеваний астмы, грибковых поражений, ожогов, болезней кожи, ортопедических и даже онкологических заболеваний. Безусловно, НПФ «ОЗОНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» не настаивает на при-

менении установок озонирования в лечебно-профилактических целях, мы


лишь обосновываем утверждение, что их эксплуатация в плавательных бассейнах не причиняет ущерба здоровью[2]. Итак, резюмируя, определим ключевые преимущества метода:

• На 80-100 % сокращается необходимость применения традиционных химических веществ (брома/хлора).

• Отсутствует необходимость использования и хранения опасных хими-катов.

• Отсутствуют негативные эффекты в виде раздражения и покраснения глаз.

• Не оказывает отрицательного влияния на кожу. • Не влияет на качества и свойства тканей купальных костюмов. • Нейтрализует запах хлора. • Отсутствует эффект образования пены. • Не наносит ущерба окружающей среде. Важные преимущества использования установок озонирования воды в

плавательных бассейнах: Озон разлагает органические загрязнения, делает их нерастворимыми,

способствует их коагуляции (укрупнению) и, таким образом, увеличивает эффективность песчаных фильтров для очистки воды.

Грамотно установленная система фильтров дляочистки воды с пра-вильно подобранным циклом озонирования убивает все бактерии и виру-сы, а также, плесень и паразитов.

После озонирования весь неиспользованный озон медленно превраща-ется в обыкновенный кислород и остается растворенным в воде до момен-та предельного насыщения воды кислородом. Это делает воду в бассейне чистой, сверкающей и привлекательной.

Если нерастворенный газообразный озон легко отделяется от обрабо-танной воды, то пары хлора постоянно находятся над поверхностью воды бассейна.

Озонирование воды предотвращает образование жирного осадка на стенках бассейна.

Правильно выбранная система озонирования воды оправдывает расхо-ды по ее покупке уже через 1,5-2 года за счет экономии средств на химика-ты и очистительные процедуры.

Польза здоровью от озонирования не может быть измерена в денеж-ном выражении. Важным преимуществом является также эстетическая полноценность

бассейна с озонированной водой - прозрачной и голубой. Будучи более сильным окислителем, чем хлор, озон является отличным дезинфектантом, и не образует токсинов в воде. Сотни научных работ по теме озонирова-ния, опубликованных в Европе и США, подтверждают множество случаев удачного лечения заболеваний с помощью озона. Известны случаи частич-ного или полного выздоровления при лечении: аллергий, астмы, ожогов,


грибковых заболевания, заболеваний кожи, онкологических заболеваний, ортопедических заболеваний, и многих других. НПФ "Озоновые Технологии" не настаивает на каких-либо лечебных

свойствах своих Установок озонирования воды. Мы лишь утверждаем, что озонирование не наносит никакого ущерба здоровью при применении на-ших Установок для очистки воды в плавательных бассейнах[3]. Список литературы 1. http://www.aquamama.ru/ozonbass/shemy 2. http://www.hemi.nsu.ru/ucheb166.htm 3. http://www.truba.hou.ru/staty/staty-5.html

ХУЗИЯХМЕТОВА ЭЛЬВИНА АЛЬФРЕДОВНА РФ, Республика Татарстан, Казанский государственный энергетический университет

[email protected]

АНАЛИЗ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ, ВСЛЕДСТВИЕ ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА

Хузияхметова Э.А. АНАЛИЗ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ, ВСЛЕДСТВИЕ ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА

Проделанная работа раскрывает проблему, касающуюся безопасности жизнедеятельности. В частности анализируется и выявляется проблема электротравматизма. Непосредственно, определяются и разбираются Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Во избе-жание несчастных случаев на производстве должно соблюдаться данные Правила, дополнительные требования безопасности, установленные ра-ботодателе, Правила устройств электроустановки электротехническим, электротехнологическим и неэлетротехническим персоналом.

В настоящее время, в период динамичного развития человечества уси-

ливаются проблемы безопасности. Небрежное отношение к данной про-блеме приводит к многочисленным травмам и даже летальным исходам. Особенно актуальной является проблема электротравматизма [5]. По

статистике травмы, полученные в результате поражения электрическим током, составляют 40% от остальных видов травматизма. В частности, проанализировав статистику несчастных случаев со смертельным исходом, произошедших на объектах энергетики, поднадзорных органам Ростехнад-зора в течении двух месяцев 2014 года, можно сделать вывод о том, что наибольшее количество несчастных случаев со смертельным исходом про-изошло на электроустановках потребителей- 7(63, 7%); в электрических сетях-1(9%); в тепловых установках энергосберегающих организаций-3( 37,3%) [2]. Следовательно, территориальным органам Ростехнадзора поручено уси-

лить контрольно-профилактическую работу по их предупреждению.


Для решения данной проблемы существуют определенные правила, нормы, акты и условия по охране труда. Основными являются: « Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок» [1]. Часто, на практике невнимательное отношение работников и недоста-

точные знания по данным правилам могут привести к электротравмам. Во избежание многочисленных травм, получаемых при воздействии электри-ческого тока, необходимо на ранней стадии обучения подготовить квали-фицированный персонал . Соответственно, студентам в процессе обучения необходимо усвоить, что данные правила разработаны для сохранения жизнедеятельности рабочего персонала. Так же требуется знать, что они распространяются на работников из числа электротехнического, электро-технологического и не электротехнического персонала и на работодате-лей(физических и юридических лиц независимо от форм собственности и организационно-правовых форм), занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них оперативные переключения, органи-зующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонт-ные работы, испытания и измерения. Непосредственно обязанности по обеспечению безопасных условий и охраны труда возлагаются на работо-дателя. Работодатель имеет право устанавливать дополнительные требова-ния безопасности, которые не противоречат Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок. Необходимо обеспечить техническую ис-правность машин, аппаратов, линий и вспомогательных оборудований( вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены). Обязательно в организация должен осуществляться контроль за соблюде-нием Правил, требований инструкций по охране труда, контроль за прове-дением инструктажей. . Ответственность за состояние охраны труда в ор-ганизации несет работодатель, который вправе передать свои права и функции по этому вопросу руководящему работнику организации, наде-ленному в установленном порядке административными функциями (глав-ный инженер, вице-президент, технический директор, заместитель дирек-тора), руководителю филиала, руководителю представительства организа-ции (далее - обособленное подразделение) распорядительным документом. Лица, виновные в нарушении требований Правил, должны привлекаться

к ответственности в установленном порядке. Работники, которые относятся к электротехническому персоналу, непо-

средственно электротехнический персонал должны пройти проверку зна-ний Правил и других нормативно-технических документации, иметь соот-ветствующую группу электробезопасности. Также работники, относящие-ся к электротехническому персоналу должны пройти обучение безопас-ным методам и приемам выполнения работ в электроустановках и, непо-средственно по оказании первой медицинской помощи. Что касаемо работы в действующих электроустановках, они должны

проводиться: по наряду- допуску, по распоряжению, на основании перечня


работ , выполняемых в порядке текущей эксплуатации. Не допускается са-мовольное проведение работ в действующих электроустановках, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом, рас-поряжением или утвержденным работодателем перечнем работ, выпол-няемых в порядке текущей эксплуатации. Нельзя не отметить об организационных мероприятиях по обеспечению

безопасного проведения работ в электроустановках [1]. К ним относятся: 1) Оформление наряда, распоряжения или перечня работ, выполняемых

в порядке текущей эксплуатации; 2) Выдача разрешения на подготовку рабочего места и на допуск к ра-

боте; 3) Допуск к работе; 4) Надзор во время работы; 5) Оформление перерыва в работе, перевода на другое место, оконча-

ния работы. Работниками, ответственными за безопасное введение работ электроус-

тановках, являются: 1) Выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий пере-

чень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации; 2) Выдающий разрешение на подготовку рабочего места и на допуск; 3) Ответственный руководитель работ; 4) Допускающий; 5) Производитель работ; 6) Наблюдающий; 7) Члены бригады. Таким образом, учитывая все рассмотренные Правила и нормативно-

техническую документацию [1],т.е. Правила по охране труда при эксплуа-тации электроустановок, Правила устройств электроустановок, непосред-ственно проанализировали область применения Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок; требования к работникам, допускае-мым к выполнению работ в электроустановках; охрана труда при произ-водстве работ в действующих установках, а также организационные меро-приятия по обеспечению безопасного проведения работ в электроустанов-ках, можно сделать вывод, что при внимательном и ответственном выпол-нении их существенно сократятся несчастные случаи при работе на произ-водстве. Самой большой ошибкой является несвоевременное объяснение студентам важности данных Правил, и соблюдение их должно быть обяза-тельным. Список литературы. 1. М.А. Топилин «Правила по охране труда при эксплуатации электроустано-

вок.»[1]. 2. Официальный сайт федеральной службы по экологическому, технологическому и

атомному надзору « www.gosnadzor.ru » [2].


3. Правила устройства электроустановок.7-е издание. [3]. 4. Э.А. Арустамова «Безопасность жизнедеятельности»2006г. 10-е издание, 476с.

[4]. 5. Л.А. Михайлов, В.П. Соломин, А.Л. Михайлов, А.В. Старостенко и

др.«Безопасность жизнедеятельности»: Учебник для вузов/-СПб.: Пи-тер.302с.:ил.,2006г. [5].

УДК 614.8

ШАНИНА ЕКАТЕРИНА ВЛАДИМИРОВНА МАСЛОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА ШАТАЛОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА Россия, ОБОУ СПО «Щигровский медицинский колледж»

[email protected]

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕКИ ЩИГОР ЩИГРОВСКОГО РАЙОНА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Шанина Е.В., Маслова Т.А., Шаталова Н.В. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕКИ ЩИГОР ЩИГРОВСКОГО РАЙОНА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Проблема загрязнения рек и других естественных водоемов остается очень актуальной для России и в XXI веке. В течение как минимум двух тысячелетий качество воды постоянно ухудшается и достигает таких уров-ней загрязнения, когда использование воды в разных целях сильно ограни-чено или вода может быть вредна для человека[3].Данная работа раскры-вает проблему загрязнения открытых водоёмов. В основу легло физико-химическое исследование пробы воды реки Щигор Щигровского района Курской области. Результаты опыта отражают уровень влияния антропо-генного воздействия на исследуемый биогеоценоз. Данный вопрос очень актуален в настоящее время и требует дальнейшего исследования. Курская область расположена в бассейнах рек Днепр и Дон (соответст-

венно 78% и 22% территории области). Всего в области насчитывается 902 постоянных и временных водотоков, из которых 188 имеют длину более 10 км. В большинстве своём поверхностные водные объекты имеют природо-охранное и рекреационное значение, а так же используются без изъятия стока для нужд рыбного хозяйства, для подводных переходов газо-нефтепроводов, устройства причалов и т. д.[1]. В г. Щигры проблема загрязнения поверхностных вод остается актуаль-

ной. Город расположен между речками Щигор и Лесная Плата. Но основ-ная антропогенная нагрузка приходится на реку Щигор. Исследования фи-зико-химических свойств воды данного водоёма легли в основу нашей ра-боты. Название реки произошло от народного термина щиго (мн. число щигр) — «облесенный гребень узких межбалочных бугров» (таблица №1)[1].


Таблица 1. Сведения о водном объекте. № п/п

Наименование характе-ристики Характеристика Примечание

1. Общие сведения

Наименование водного объекта Река Щигор

Местоположение вод-ного объекта

Приток реки Косо-ржа в 12 км от устья

Речной бассейн Бассейн реки Дон

Субъект Российской Федерации Курская область

Муниципальное обра-зование Щигровский район

2. Морфометрическая характеристика водного объекта Длина реки 36 км

Расстояние от устья до места водопользования 30 км

Средняя максимальная минимальная глубины в месте водо-пользования

0,70м; 0,90 м; 0,50 м.

Экспериментальная часть Физико-химический метод анализа пробы воды реки Щигор г. Щигры. Забор воды проводился в районе слободы Пригородняя. На данной тер-

ритории имеется много источников загрязнения: 1) автоколонна (300 м от водоёма), 2) отходы бывшей Нововладимировской птицефабрики,


3) отрицательное воздействие местного населения (выбрасывают в пруд отходы жизнедеятельности),

4) ООО «Щигровские коммунальные сети». Нами проведён физико-химический анализ пробы воды реки Щигор по

методике Носоновой, 1995 [4] Опыт проводился 17 сентября 2014 года. Результаты опыта:

Определение температуры воды.Температура воды в момент экспери-мента – 140 С. Определение прозрачности воды. Согласно шкале для определения про-

зрачности воды – прозрачная. Определение величины pH. Лакмусовая бумага приобретает фиолетовый

цвет. Значит, вода имеет щелочной характер. Определение окисляемости воды .При определении окисляемости воды

наша проба приобрела бледно - розовый цвет, что означает 8 мг/л (пре-дельно – допустимая величина окисляемости – 15 – 20 мг О2/л зимой и 20 – 30 – летом). Экспресс-метод определения сульфатов в воде. Слабая муть сразу – 10-

100 мг/л (ПДК для сульфатов составляет 20,0 – 30,0 мг/л). Экспресс-метод определения хлоридов в воде. Хлопья, оседающие не

сразу – 50-100 мг/л (ПДК для хлоридов – 5,0-10,0 мг/л). Определение запаха воды. Запах устойчивый болотный.

Выводы: 1. Эксперимент, проводимый 17 сентября 2014 г. показал, что практиче-

ски все показатели, загрязняющих веществ, превышают ПДК. 2. Биогеоценоз река переходит в биоценоз – болото. Русло реки во мно-

гих участках заросло водной растительностью, заилилось. 3. Загрязнение природной среды остаётся стабильным. 4. Река Щигор испытывает огромную антропогенную нагрузку. Природ-

ной самоочищающейся способности недостаточно для нейтрализации за-грязняющих веществ, попадающих в водоём. С целью решения данной проблемы для возрождения малых рек в 2010

году заключён государственный контракт с ООО «Гидроресурсы» (г. Мо-сква) на расчистку русла реки Щигор в Щигровском районе за счёт суб-венций федерального бюджета в размере 18, 658 млн. рублей на участке от 0 до 10 км. В 2013 году данные работы были завершены [2]. Принятие федеральной и региональной программы «Чистая вода» по-

зволит решить проблему финансирования модернизации действующих и строительства новых сооружений очистки сточных вод [1]. Однако, федеральных программ не достаточно для решения проблемы

экологической безопасности водоёмов. Жилищно-коммунальное хозяйство и предприятия города должны быть

снабжены современными очистными сооружениями, так как именно они являются основными источниками загрязнения русла реки Щигор.


Кроме того, должно быть снижено негативное воздействие местного на-селения в зоне проживания и отдыха вдоль реки.

Для этого необходимо: –установить информационно – предупредительные плакаты вдоль русла

реки; –организовывать городские субботники по уборке мусора; –пропагандировать через средства массовой информации бережное от-

ношение к природным ресурсам, в частности, к малым рекам; –создать волонтёрское движение, вовлекая, в это движение учащихся и

студентов нашего города.

Список литературы: 1. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области

в 2011 году. Администрация Курской области Департамент экологической безопасно-сти и природопользования Курской области г. Курск– 2012.

2. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2013 году. Администрация Курской области Департамент экологической безопасно-сти и природопользования Курской области г. Курск – 2014.

3. Исмагилов Р. Р. Проблема загрязнения водной среды и пути ее решения [Текст] / Р. Р. Исмагилов // Молодой ученый. — 2012. — №11.

4. Российское экологическое федеральное информационное агентство (РФИЛ). Эко-логический мониторинг. Методическое пособие для учителей и преподавателей учреж-дений системы школьного образования. Москва-1996.


11. Фундаментальные и прикладные исследования в области физики, химии, математики, механики.

УДК 678.017

АРТЕМЬЕВА ЛИЛИЯ ЛЬВОВНА, МИРОНОВИЧ ЛЮДМИЛА МАКСИМОВНА

Юго-Западный государственный университет, Россия, г. Курск E-mail: [email protected]

СВОЙСТВА И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ α,ω-

БИС(ВИНИЛ-о-ФТАЛАТЭТИЛЕНОКСИ)ЭТИЛЕНА Артемьева Л.Л., Миронович Л.М. СВОЙСТВА И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ α,ω-БИС(ВИНИЛ-о-ФТАЛАТЭТИЛЕНОКСИ)ЭТИЛЕНА

Синтезирован α,ω-бис(винил-о-фталатэтиленокси)этилен азеотроп-ным методом при кипячении моновинил-о-фталата, триэтиленгликоля в толуоле в присутствии концентрированной серной кислоты.

Получение новых полимерных композиций, обладающих рядом ценных

эксплуатационных свойств, является перспективным в связи с развитием современной науки, техники и увеличением потребления полимерных ма-териалов в обществе. Широко применяют в качестве объектов для полу-чения полимеров мономеры и олигомеры. Успешно иссле6дуются олиго-меры, имеющие в своем составе двойные углерод-углеродные связи, кото-рые способны полимеризоваться под действием различных воздействий (инициаторов. УФ-облучения, γ-облучения) с образованием трехмерных полимеров [1]. Перспективными являются олигоэфиракрилаты. Мы синтезировали оли-

гомер винилового типа и исследовали его свойства. Синтез α,ω-бис(винил-о-фталатэтиленокси)этилена осуществляли азео-

тропным методом при кипячении моновинил-о-фталата, триэтиленгликоля в толуоле в присутствии концентрированной серной кислоты (схема 1). Ре-акцию проводили в трехгорлой колбе, снабженной ловушкой Дина-Старка. Контроль прохождения реакции проводили по количеству отогнанной ре-акционной воды. Реакцию заканчивали при достижении температуры ре-акционной массы 378 К. Физико-химические показатели α,ω-бис(винил-о-фталатэтиленокси)этилена приведены в таблице 1. Моновинил-о-фталат получали взаимодействием этиленхлоргидрина и фталевого ангидрида в толуоле при 363-368 К в течении 2 ч с последующим добавлением мелко подробленного едкого калия и кипячении с азеотропной отгонкой воды (4-5 мл) для отщепления хлористого водорода. Контроль реакции осуществ-ляют хроматографическим методом. Калиевую соль моновинил-о-фталата нейтрализуют 10 % серной кислотой и выделяют осадок моновинил-о-фталата. Моновинил-о-фталат после перекристаллизации представляет со-бой белое кристаллическое вещество с кислотным числом 292 мг КОН/г и бромным числом 8—83 Br2/100г.


Схема 1

OOK

O

Cl

O

H+

OOH

O

Cl

O

OHO

OOH

OO

OO

O

O

O O

O

2 2-2H2O

Строение α,ω-бис(винил-о-фталатэтиленокси)этилена установлено по

совокупности данных элементного анализа, ИК- и ЯМР 1Н-спектроскопии. Бромное число определяли бромид-броматным методом. Показатель

преломления измеряли на приборе «Рефрактометр ИРФ-454 Б2М» Моле-кулярную рефракцию рассчитывали по известным формулам. Плотность образца измеряли пикнометром.

Таблица 1. Физико-химические характеристики α,ω-бис(винил-о-

фталатэтиленокси)этилена

Показатель преломления

Плотность,г/см3

Молекулярная рефракция, MRD 106 м3 /

моль

Бромное число,

г Вr2/ 100г

Молекулярная масса, г/моль

1,5363 1,2599 124,1 64 498,49 На основании проделанного эксперимента можно сделать вывод, что

полученный α,ω-бис(винил-о-фталатэтиленокси)этилен, имеющий двой-ные связи, можно использовать в качестве олигомера для получения трех-мерного полимера. Список литературы 1. Сивергин Ю.М., Усманов С.М. Синтез и свойства олигоэфир(мет)акрилатов. – М.:

Химия, 2000. – 420 с.


АБДУРАХМАНОВА МУКАДДАС ИРИСМАТОВНА, старший преподаватель кафедры «Информационно – коммуникационные

системы управления технологическими процессами» ИБРАГИМОВ РАВШАН РУСТАМОВИЧ,

старший преподаватель кафедры «Информационно – коммуникационные системы управления технологическими процессами»

Бухарский инженерно – технологический институт, Узбекистан

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННО-ДИСТИЛЛЯЦИОННОГО АГРЕГАТА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Абдурахманова М.И., Ибрагимов Р.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННО-ДИСТИЛЛЯЦИОННОГО АГРЕГАТА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

В экстракционно-дистилляционном агрегате с применением теплового насоса и солнечного коллектора по извлечению экстрактов из растительного сырья извлечение масла осуществляется экстрагированием для этого масличный материал орошается растворителем, после завершения процесса экстракции мисцелла из экстрактора перекачивается в дистиллятор и распыляется форсункой, расположенной в верхней части дистиллятора. За счёт нагревания мисцеллы и её распыления начинается интенсивное испарение растворителя из мисцеллы, после окончания процесса дистилляции полученное масло отправляется на очистку. Целью оптимального управления экстракционно-дистилляционным

агрегатом является достижение стабильной её работы при максимальной производительности экстрактора, обеспечения высокой концентрации мисцеллы и глубины съёма масла при минимальных затратах растворителя и энергозатратах. Вопрос получения масла с высокими качественными показателями

путем внедрения новых технических решений является актуальным. Разработка системы оптимального управления экстракционно-

дистилляционным агрегатом на основе средств микропроцессорной техники требует решения ряда задач, связанных в первую очередь, с разработкой и совершенствованием существующих методов исследования микропроцессорной системы управления экстракционно-дистилляционным агрегатом. Исследование динамики протекания процесса в опытно-промышленном

агрегате является необходимым условием для успешного решения проблемы разработки оптимальных систем автоматического управления, выработки оптимальных технических решений, позволяющих изыскать различные варианты и выбрать из них оптимальные схемы автоматического управления. Для экстракционной установки малой мощ-ности целесообразна двухуровневая иерархическая структура управления. На первом уровне управления реализуются следующие функции: - измерение технологических параметров, обработка и передача сигна-

лов информации на второй уровень, регулирование заданных значений технологических параметров, формирование управляющих воздействий на


исполнительные устройства, автоматическое управление по заданным ал-горитмам экстракционной установкой, сбор и передача на второй уровень управления сигналов о состоянии исполнительных устройств, срабатыва-нии защиты и блокировок. Согласно функциям, реализуемым на первом уровне, выбираются тех-

нические средства автоматизации: - измерительные преобразователи (датчики) технологических парамет-

ров, преобразователи сигналов, сигнализаторы технологических парамет-ров, регистрирующие устройства, регуляторы (контроллёры) по месту;

- исполнительные устройства; - электропусковая аппаратура; -локальные микропроцессорные устройства; - устройство связи с объектом; - персональный компьютер. На втором уровне управления возможно использование средств локаль-

ной автоматики, вторичных измерительных приборов и мнемонических схем для отображения информации, пусковой аппаратуры дистанционного управления и микропроцессорных контроллеров для обработки информа-ции.

Для постановки задачи оптимального управления выбраны критерии оптимальности и управляющие воздействия, указаны виды ограничений накладываемые на фазовые координаты и управляющие воздействия. В ка-честве критерия оптимальности для агрегата выбраны концентрация масла на выходе, расход растворителя, производительность.

УДК 544.43 АНТИПИНА ЕВГЕНИЯ ВИКТОРОВНА,

АСЫЛГУЖИНА МИЛЯУША САМАТОВНА Россия, г.Стерлитамак, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета

[email protected] КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД РЕДУКЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ

МОДЕЛЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Антипина Е.В., Асылгужина М.С. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД РЕДУКЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

В работе предлагается подход к сокращению кинетических моделей хи-мических реакций, позволяющий получать редуцированную схему реакции для температурного диапазона ее протекания.

Кинетические модели химических реакций в общем случае описываются

системами нелинейных дифференциальных уравнений, число уравнений в которых определяется количеством участвующих в реакции веществ. Вы-сокая размерность математических моделей химических реакций влечет за


собой необходимость выполнения большого объема вычислений при ре-шении задач, основанных на анализе кинетических моделей. Например, за-дача поиска оптимального температурного режима химического процесса требует неоднократного расчета концентраций веществ в каждый анализи-руемый момент времени, в связи с чем высокая размерность системы диф-ференциальных уравнений, описывающей динамику веществ, заметно уве-личивает трудоемкость вычислений. Поэтому поиск рациональных подхо-дов к замене исходной системы на эквивалентную ей систему с сохранени-ем динамики концентраций целевых веществ, интересующих исследовате-ля, представляет научный и практический интересы. Сокращение схемы реакции, или редукция, проводят в два этапа. Так как

количество дифференциальных уравнений кинетической модели реакции определяется числом веществ, то на первом этапе необходимо исключить из редуцированной схемы реакции вещества, слабо влияющие на образо-вание и расходование выбранных целевых веществ. Один из методов, позволяющий реализовать первый этап редукции ки-

нетической схемы реакции, является метод анализа графа прямых связей (Direct Relation Graph (DRG)) [1]. Для того чтобы применять этот алго-ритм, необходимо знать скорости всех реакций в анализируемые моменты времени, то есть достаточно иметь только численное решение кинетиче-ской задачи. Для определения степени зависимости между всеми вещест-вами рассчитывается коэффициент rAB:

m

iiAi

m

iBiiAi

AB

||

||r

1

1

, (1) где ωi – скорость i-й реакции; νAi – стехиометрический коэффициент ве-

щества А в i-й реакции (стехиометрический коэффициент положительный, если А – продукт, и отрицательный, если А – реагент); δBi=1, если вещество В участвует в i-й реакции, Bi =0, в противном случае; m – количество реак-ций в системе. Любое вещество B будет выбрано в качестве вещества, свя-занного с целевым веществом А, если

,rAB (2) где ε является определенным пороговым значением (0<ε<1). Результи-

рующими веществами сокращенной схемы реакции является объединение веществ из всех подмножеств каждого целевого вещества. Однако метод DRG рассматривает только прямые связи между вещест-

вами. Тем не менее, вещества могут быть связаны через промежуточные вещества, то есть косвенно. В связи с этим в работе [2] на основе метода анализа графа прямых связей был разработан метод анализа графа прямых связей с распространением ошибки (Direct Relation Graph with Error Propogation (DRGEP)), учитывающий косвенное влияние веществ.


Второй этап сокращения кинетической схемы реакции связан с исклю-чением ее стадий. Один из подходов к решению этой задачи – анализ мат-рицы чувствительности веществ к константам скоростей элементарных ре-акций. Методом, реализующим данный подход, является метод анализа главных компонент матрицы чувствительности (Principial Components Analysis (PCA)) [3]. Для того чтобы применить этот метод, необходимо рассчитать матрицу чувствительности во всех анализируемых моментах времени реакции. При решении прикладных задач химии поведение веществ необходимо

рассматривать в некоторой области изменения параметров реагирующей смеси, например, в диапазоне температуры. Поэтому для редукции кине-тических моделей схем химических реакций можно приметить комбиниро-ванный метод, включающий в себя метод анализа графа прямых связей с распространением ошибки (для исключения веществ) и метод анализа главных компонент (для исключения стадий) применительно к темпера-турному диапазону протекания реакции. Модифицируем метод анализа графа прямых связей с распространением

ошибки для редукции кинетической схемы реакции в температурном диа-пазоне. Матрица коэффициентов зависимости между веществами для раз-ных значений температуры реакции изменяется, так как изменяются кон-центрации веществ и скорости реакций. Процедура первого этапа редук-ции (сокращение веществ) состоит в следующем:

1. Создание редуцированной схемы реакции для текущего значения тем-пературы.

2. Сравнение полученной схемы с результатом сокращения для преды-дущего значения температуры. Если обе схемы не совпадают, то создается новый механизм путем объединения множеств веществ и реакций.

3. Переход к следующему значению температуры и шагу 1. Для исключения стадий, слабо влияющих на динамику целевых веществ

(второй этап редукции), модифицируем метод анализа главных компонент применительно к температурному диапазону протекания реакций. Для это-го температурный диапазон разобьем точками на интервалы, и в каждой точке рассчитаем матрица чувствительности. В конце расчета по темпера-туре составим матрицу из максимальных элементов чувствительности, а затем на основе ее сформируем итоговую сокращенную схему реакции. Список литературы: 1. T. Lu and C.K. Law. A Directed Relation Graph Method for Mechanism Reduction //

Proceedings of the Combustion Institute, 2005. – V.30. – P. 1333-1341. 2. A.G. Xia, D.V. Michelangeli, P.A. Makar. Mechanism reduction for the formation of

secondary organic aerosol for integration into a 3-dimensional regional air quality model: α-pinene oxidation system // Atmospheric Chemistry and Physics, 2009. – V.9. – P. 4341-4362.

3. Vajda S., Turanui T. Principal Component Analysis of Kinetic Models // Int. J. Chem. Kinet., 1985. – V.17. – P.55-81.


УДК 519.688 ГЕРМИДЕР ОКСАНА ВЛАДИМИРОВНА

СМОЛЕНСКАЯ ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА Российская Федерация, г. Архангельск, Северный (Арктический)

федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected], [email protected]

СОЗДАНИЕ И АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

В МЕХАНИКЕ ПОСРЕДСТВОМ СИСТЕМЫ MAPLE Гермидер О.В., Смоленская Е.А. СОЗДАНИЕ И АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В МЕХАНИКЕ ПОСРЕДСТВОМ СИСТЕМЫ MAPLE

Работа посвящена разработке математических моделей движения геометрических тел в системе компьютерной алгебры Maple. Созданы адаптивные процедуры определения кинематических параметров движе-ния тел, основанные на применении символьных вычислений. Выполнена визуализация движений тел с помощью анимации.

Для создания математических моделей с использованием пакетов ком-

пьютерной алгебры необходимо знание методов математического анализа, которые позволяют применять команды элементарных преобразований и вычислений в механике. Главной особенностью системы Maple является возможность оперировать с символьными выражениями по определенным правилам преобразований. В частности, рассмотрим движение ящика B по спирали в конвейере (рисунок 1), положение которого определяется ради-ус-вектором, заданным координатами в декартовой системе координат Oxy

ktjtitr 6,0)2cos(6)2sin(6 .

Рисунок 1 - Движение ящика B


Радиус-вектор ящика задаем как вектор-функцию )(tr . Скорость v и ускорение aящика найдем в системе Maple с помощью команды diff [1]. Создаем процедуру ModelMotion [2] для построения траектории движения ящика, его скорости и ускорения в заданный момент времени. Входным параметром процедуры является момент времени 1t , в который находим положение, скорость и ускорение ящика. Листинг программы для опреде-ления скорости, ускорения ящика в заданный момент времени, создания графической структуры, описывающей движение ящика, представлен на рисунке 2. Последний кадр анимации движения ящика приведен на рисун-ке 3.

Рисунок 2 - Листинг программы

Визуализация результатов моделирования движения ящика существенно

повышается при использовании средств анимации изображений, поэтому в листинге программы командой animate [3] встроенного пакета plots созда-на 3-D анимация движения от одного параметра 1t , сгенерировано 50 кад-ров, равномерно распределенных на интервале параметров анимации 4;0

.


Рисунок 3 - Последний кадр анимации движения ящика

Таким образом, пакеты системы компьютерной алгебры Maple позво-

ляют сконцентрировать внимание на создании и анализе математической модели процесса, не отвлекаясь на разработку стандартных вспомогатель-ных процедур. Это приобретает особенную ценность в научных исследо-ваниях физических процессов.

Список литературы 1. Голоскоков Д.П. Уравнения математической физики. Решение задач в системе

Maple. С-Пб: Питер, 2004. 544 c. 2. Maplesoft. Application Center [Электронный ресурс] http://www.maplesoft.com/applications/ - Загл. с экрана 3. Дьяконов В.П. Maple 9 в математике, физике и образовании. М.: СОЛОН-Пресс,

2004. 688 c.

УДК 53.09 КАРПОВА МАРИНА НИКОЛАЕВНА КАРПОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ КАРПОВА КСЕНИЯ АНАТОЛЬЕВНА

Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета

[email protected] ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ПРОДУКТОВ НА

ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Карпова М.Н., Карпов С.А., Карпова К.А. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

В статье рассматривается метод моделирования процесса массопере-носа, применительно к задачам автоматизации управления технологиче-скими процессами, также представлены математическая модель процес-са и результаты разработанного для реализации данной модели комплек-са программ.


Современные технологии получения и переработки полимерных про-дуктов включают в себя тепломассообменные процессы. В силу сложно-сти моделирования и анализа таких процессов, для их решения необходи-мо привлечение методов математического моделирования. С учетом новых технологических задач, нового поколения компьютерной техники и ком-пьютерных технологий математическое описание техпроцессов производ-ства полимерных продуктов позволит более полно исследовать объект мо-делирования. Для придания полимерным продуктам пластических свойств с целью

обеспечения возможности формования из них изделий определенной фор-мы производится их пластификация растворителем, который подлежит обязательному удалению на последующих стадиях. Удаление растворителя влияет на формирование основных физико-химических свойств полимер-ных продуктов и является продолжительным процессом, занимающим большую часть времени изготовления продукции. На одной из стадий этого процесса происходит сушка продукта. Процесс

сушки влажных материалов является технологическим процессом, при ко-тором меняются структурно-механические, технологические и биохимиче-ские свойства материала. Изменение этих свойств обусловлено тем обстоя-тельством, что в процессе сушки происходит изменение форм связи влаги с материалом и ее частичное удаление путем испарения. На стадии сушки полимерного элемента удаляется влага, приобретенная в процессе вымачи-вания, и небольшая часть остаточного растворителя. Моделирование многих химико-технологических процессов, в том числе

рассматриваемого процесса сушки полимерных продуктов, представляю-щих собой форму пластины, приводит к решению нелинейных дифферен-циальных уравнений в частных производных.

∂u ( x,y,z,τ )∂ τ

=am x

∂2u ( x,y,z,τ )∂ x2 +am y

∂2u( x,y,z,τ )∂ y 2 +amz

∂ 2 u( x,y,z,τ )∂ z 2

, где аm - коэффициент диффузии влаги в полимерном элементе. Причем

11

0

mnmmm Tuaaa

zx ,

22

0

mnmm Tuaa

y , где коэффициенты n и m по-

лучаем из эксперимента. Дифференциальные уравнения с частными производными имеют бес-

численное множество решений. Поэтому для однозначной характеристики процесса необходимо к уравнениям процесса сушки присоединить допол-нительные условия, в виде начальных и граничных условий. Начальные условия имеют вид:

0),,,(),,,()0,,,( uzruzruzyxu kckв , где вu - концентрация воды в воздухе, сu - концентрация спирта в воз-

духе, 0u - концентрация после стадии вымачивания. Граничные условия 2-го рода являются наиболее приемлемыми усло-

виями для описания процесса сушки.


На внешней границе должны быть выполнены условия: (

2

00

nгр

xx

m uuxua

x

(2

00

nгр

yy

m uuyua

y

)(2

00

nгр

zz

m uuzua

z

где а - коэффициент теплоотдачи; а=6-7 Вт/м оС; β – коэффициент мас-

соотдачи; β = 0,5*10-2м/с; 0 - плотность в начальный момент времени; uгр - граничная концентрация; un - концентрация воздуха.

На внутренней границе должно быть выполнено следующее условие 0

000

zyx zu

yu

xu

. Поставленное уравнение аналитическими методами не решается, поэто-

му для его решения используем численные методы решения задач для уравнений с частными производными [1]. Для реализации модели разработана программа, моделирующая процесс

сушки и носящая расчетный характер. Программный комплекс выполняет расчет процесса концентрации воды для полимерного продукта пластинча-той формы для заданных размеров и коэффициентов. Программа модели-рования процесса сушки реализована на языке Object Pascal в среде про-граммирования Delphi 7 [2]. В качестве выходных данных получаем графики, показывающие изме-

нение во времени концентрации спирта и воды в зерне, концентрации спирта в воде бассейна и, графики, отображающие распределение концен-траций спирта и воды по длине, ширине и толщине пластины. Результаты работы программы позволяют исследовать изменение ос-

новных физико-химических свойств полимерных продуктов на фазе суш-ки. Список литературы 1. Самарский А.А Теория разностных схем/ А.А. Самарский. – М.: Наука, 1977. – 656

с. 2. Ахунов Д.Н. Обеспечение заданных физико-химических свойств полимерных

композиций в производстве нитратов целлюлозы. /Д.Н. Ахунов, Ф.Ф. Рамазанов, М.Н. Карпова, С.А. Карпов - Электронный журнал «Образование и наука Закамья Татарста-на», Наб.Челны, ИНЭКА, 2010г., № 18, http://www.nauctat.ru.


УДК 517.958, 66.021.3 МАНДРА АНДРЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ДИЛИГЕНСКАЯ АННА НИКОЛАЕВНА Росси, Самарский государственный технический университет

[email protected]

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ С УЧЕТОМ НЕОБРАТИМОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОБМЕНА ВТОРОГО ПОРЯДКА

Мандра А.Г., Дилигенская А.Н. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ С УЧЕТОМ НЕОБРАТИМОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОБМЕНА ВТОРОГО ПОРЯДКА

В работе рассмотрена задача получения точного решения системы уравнений математической физики, которая описывает поведение кон-центраций во времени и по пространственной координате в трубчатом реакторе при необратимой химической реакции обмена второго порядка на основе решения типа бегущей волны.

Химико-технологические процессы (ХТП) осуществляют с целью пре-

образования исходного сырья в товарные продукты. Снижение затрат на получение требуемых продуктов является первоочередной задачей для хи-мической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслей про-мышленности. Это достигается оптимальным выбором оборудования и режимов его эксплуатации, что требует точным методов расчета ХТП. Вы-бор оптимального режима эксплуатации не возможен без построения адек-ватных математических моделей рассматриваемых процессов. В статье рассматривается построение математической модели процесса идеального смещения с учетом необратимой химической реакции обмена второго по-рядка. В общем виде, поведение концентраций двух взаимодействующих ком-

понентов по объему химического реактора с учетом стехиометрического уравнения [1, 2]

22112211 BBAA (1) может быть описано системой уравнений диффузионных потоков в век-

торной форме в цилиндрических координатах[1, 2]:

,

;

21

21

2122222

2111121

CkCCCDt

C

CkCCCDt

C

v

v

(2) дополненной соответствующими граничными условиями, где

tlrCC ,,,11 – функция концентрации компоненты 1A в каждой точке среды, tlrCC ,,,22 – концентрация компоненты 2A , D − скалярный коэффициент диффузии в изотропной среде, k – константа скорости хими-


ческой реакции, tlr ,,,11 vv – вектор скорости компоненты 1A в каж-дой точке среды, tlr ,,,22 vv – вектор скорости компоненты 2A в каж-дой точке среды, – градиент; 2 – оператор Лапласа. При описании поведения концентраций исходных реагентов в химиче-

ском реакторе, который можно описать одномерной моделью идеального вытеснения [2], при условии, что в реакторе протекает химическая реакция второго порядка ( 11 , 12 ), система уравнений (2), описывающая пространственно-одномерный процесс изменения концентраций компо-нентов 1A и 2A принимает следующий вид:

,,,,,

;,,,,

2122

2111

tlCtlkCl

tlCV

ttlC

tlCtlkCl

tlCV

ttlC

(3) Ll 0 , 0t , (4) с граничными и начальными условиями:

tgtC 11 ,0 ,

0

,1

l

tLC

, (5)

tgtC 22 ,0 ,

0

,2

l

tLC

, (6) 101 0, ClC , 202 0, ClC , (7) где tlC ,1 , tlC ,2 − значения концентраций компонентов 1A и 2A соот-

ветственно; тV − скорость движения в реакторе; k − константа скорости химической реакции; tg1 − значение концентрации компонента 1A на входе в реактор; tg 2 − значение концентрации компонента 2A на входе в реактор. Для упрощения рассмотрим случай, когда constgtg 11 и constgtg 22 . Система (3)-(7) допускает решение типа бегущей волны

[3]. Перейдем от координат x и t к координате z путем замены txkz '

, (8) где отношение /'k играет роль скорости распространения волны. За-

мена (8) позволит переписать (3) в следующем виде


.

;

212'2

211'1

zCzCkz

zCVk

zzC

zCzCkz

zCVk

zzC

(9) Система уравнений (9) представляет собой систему обыкновенных диф-

ференциальных уравнений, решение которой можно найти методом интег-рируемых комбинаций [4]

;expexp

,

'2010'

'2010

2010

2010101

tVk

CCkxkVk

CCkCC

CCCtxC

(10)

.

exp

exp,

'2010'2010

'2010'201020

2

txkCC

VkkCC

txkCCVk

kCCCtxC

(11) Решение системы уравнений в частных производных (3)-(7) в виде (10),

(11) осуществимо только при допущении, что constgtg 11 и constgtg 22 . В других случаях получить решение системы уравнений

можно только при помощи численно-аналитических методов, один из них представлен в [5]. Список литературы 1. Воробьев А.Х. Диффузионные задачи в химической кинетике. Учебное пособие −

М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003. − 98с. 2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. – М: Изда-

тельство «Химия», 1971. – 496 с. 3. Полянин А.Д., Зайцев В.Ф., Журов А.И. Методы решения нелинейных уравнений

математической физики и механики. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 256 с. 4. Агафонов С.А. и др. Дифференциальные уравнения. – М.: Изд-во МГТУ им. Бау-

мана, 1999. – 424 с. 5. Данилушкин И.А. Численно-аналитическая модель объекта с распределёнными

параметрами с переменной структурой // Вестник Самарского государственного техни-ческого университета. Серия «Технические науки». Самара: СамГТУ, 2013. №4(40). C. 197-201.


УДК 544.43 МУСТАФИН ТИМУР ИЛЬШАТОВИЧ, АНТИПИНА ЕВГЕНИЯ ВИКТОРОВНА Россия, г.Стерлитамак, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета

[email protected]

О МЕТОДЕ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ

Мустафин Т.И., Антипина Е.В. О МЕТОДЕ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ

В статье рассматривается подход к решению обратной кинетической задачи на основе генетических алгоритмов. Данный метод позволяет рас-считать кинетические параметры химической реакции независимо от выбора начального приближения.

Одной из важнейших задач химической кинетики является установление

механизмов протекания сложных химических реакций, то есть восстанов-ление вида кинетической модели и ее параметров на основе эксперимен-тальных данных. Данная задача носит название обратной кинетической за-дачи. Изучение и установление механизмов химических реакций основывает-

ся на кинетическом анализе реакции. Кинетический анализ химических процессов на основе математической

обработки экспериментальных данных, полученных в ходе протекания хи-мической реакции, включает в себя следующие этапы:

1) разработка математического описания химического процесса – по-строение кинетической модели исследуемой химической реакции;

2) решение прямой задачи химической кинетики выбранным методом – расчет состава многокомпонентной реагирующей смеси и скорости реак-ции на основе заданной кинетической модели c известными параметрами (константами скоростей, энергиями активации каждой стадии химической реакции);

3) разработка алгоритма решения обратной кинетической задачи и ее решение c целью уточнения на основе экспериментальных данных вида кинетической модели и кинетических параметров исследуемого механиз-ма;

4) сравнение расчетных данных и экспериментального материала (кон-центраций исходных веществ и продуктов реакции);

5) вывод об адекватности математической модели химической реакции и ее кинетических параметров. При необходимости уточнение кинетической модели путем поиска новых кинетических параметров. Решение обратной кинетической задачи тесно связано c построением

прямой задачи химической кинетики, то есть разработкой математического описания механизма реакции для расчета состава реакционной смеси и


скоростей стадий реакции на основе кинетической модели [1]. Рассмотрим схему химической реакции, в которой участвует n веществ

A1, A2, …, An, и которая протекает в m стадий:

,,...,1,11

miAAn

kkik

n

kkik

(1) где αik, βik – стехиометрические коэффициенты. Пусть Ck – концентрация

вещества Ak (k=1,…,n), тогда их закон изменения во времени функций представляется системой дифференциальных уравнений:

,,...,1,,1

nkdt

dCikikik

m

iiik

k

(2)

где ωi – скорость i-й стадии реакции, рассчитываемая по закону дейст-вующих масс:

.,...,1,1

miCkn

kkii

ik

(3)

Здесь ki – константа скорости i-й стадии реакции, определяемая по урав-нению Аррениуса:

,,...,1,exp)( 0 mjRTE

kTk jjj

(4) где k0 – вектор значений предэкспоненциальных множителей (их раз-

мерность совпадает c размерностью k), Ej – значение энергии активации j-й стадии (кДж/моль), T – температура протекания реакции (К), R – универ-сальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)). Система дифференциальных уравнений (1)-(4) образует кинетическую

модель схемы реакции (1). К кинетическим параметрам реакции относятся значения кинетических констант скоростей стадий и энергии активации [2]. Прямая кинетическая задача – это задача расчета состава многокомпо-

нентной реагирующей смеси и скорости реакции на основе заданной кине-тической модели (1)-(4) c известными параметрами. Обратная кинетическая задача представляет собой задачу минимизации

функционала отклонения между расчетными и экспериментальными дан-ными:

min,1 1

l

i

n

j

Eij

Pij CCQ

(5)

где PijC – расчетные значения концентраций веществ,

EijC – значения

концентраций веществ, полученные экспериментальным путем, l – количе-ство точек эксперимента, n – количество веществ. Для решения задачи идентификации математической модели схемы ре-

акции необходимо рассчитать значения кинетических констант k0j и энер-


гии активации Ej. Процедура решения обратной задачи состоит в поиске констант скоро-

стей стадий, минимизирующих функционал (5). Существенными недостатками большинства численных методов поиска

экстремума функций являются трудности в достижении сходимости про-цесса, которая напрямую зависит от выбора начального приближения. В настоящее время для решения задач оптимизации широко применяют-

ся метаэвристические методы оптимизации, к которым относятся генети-ческие алгоритмы. Генетические алгоритмы позволяют эффективно нахо-дить глобальный оптимум за приемлемое время. Одним из главных их дос-тоинств является независимость найденного оптимального решения от на-чального приближения. Таким образом, для решения задачи поиска мини-мума функционала (5) можно построить генетический алгоритм, который позволит рассчитывать кинетические параметры процесса при любом на-чальном приближении, что играет немаловажную роль при решении об-ратных кинетических задач. Список литературы: 1. Вайтиев В.А., Степашина Е.В., Мустафина С.А. Идентификация математических

моделей редуцированных схем реакций // Известия Томского политехнического уни-верситета, 2013. – Т. 323, №3. – С. 10-14.

2. Степашина Е.В., Мустафина С.А. Формирование математической модели катали-тических процессов с переменным реакционным на основе теоретико-графового под-хода // Известия Томского политехнического университета, 2012. – Т.320, № 3. – C.31-37.

УДК 662.76.032

НОВИКОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ, УШКОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИСЛАВОВИЧ

Россия, Самарский государственный технический университет [email protected]

ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ГАЗОВ

Новиков А.А., Ушков Д.В. ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ГАЗОВ

В данной статье приведены результаты исследований по разработке способа сжигания газогенерирующих составов (ГГС) в режиме вынуж-денной конвекции продуктов сгорания (РВКПС) и факторов, оказываю-щих влияние, на конструкцию химического источника газа (ХИГ). Иссле-довано влияние количества окислителя на режим и скорость горения топ-лива в РВКПС. Показано, что относительная площадь каналов оказывает влияние на характер горения заряда. По результатам данных исследова-ний разработан ГГС с необходимыми характеристиками для получения смеси газов, применимых в средствах спасания на воде. Для данного со-става были разработаны ХИГ-20 и ХИГ-40 для спасательных жилетов.


Химические источники газов (ХИГ) на основе специальных твёрдых то-плив находят широкое применение в системах пожаротушения, средствах спасания на воде, системах надува, пневмодомкратах, системах вытесне-ния, для которых используются сжатые газы. Они отличаются от газогене-раторов на твёрдых топливах тем, что обеспечивают на выходе из устрой-ства газ с температурой от 500 К до температуры окружающей среды. Эти устройства позволяют получать как чистые газы (N2;H2;O2;F2;CO), так и смеси (N2;H2;H2O; CO;CO2 и др). Вид генерируемого газа обеспечивается подбором соответствующих компонентов ГГС и новым способом их сжи-гания [1]. Сравнительный анализ ХИГ и устройств на сжатом газе показывает, что

ХИГ превосходят последнии в 2-5 раз по массогабаритным характе-ристикам, обеспечивают автоматическое срабатывание при контакте с во-дой и позволяют получать газ, состоящий на 100% из N2. Наиболее сложной проблемой является задача получения газа с температурой не более 60°С. Эта проблема была решена при условии использования сверхнизкокало-

рийных ГГС с температурой в зоне реакции ниже 1000°К. С другой сторо-ны, температура в зоне реакции TS должна быть выше температуры начала интенсивного разложения (Tнир) газогенерирующих компонентов (Тs>Тнир) . В соответствии с этим подбор компонентов осуществляется как по Тнир, так и по составу генерируемых газов. В таком случае (Тнир = 200 - 400°С) невозможно организовать устойчи-

вый процесс горения по традиционному механизму. Поэтому все сущест-вующие устройства, реализующие традиционный механизм послойного горения с последующим охлаждением газа за счёт эндотермически разла-гающихся веществ и аккумуляторов тепла, не позволяют получать газ с температурой ниже 300°С. Для осуществления генерации газа с определёнными расходно-

временными характеристиками необходимо создать такие условия, чтобы реакция в к-фазе была самораспространяющейся при минимальной кало-рийности. Это возможно в том случае, когда тепловая энергия будет оста-ваться в зоне реакции и прогретом слое к-фазы, а не уноситься с продукта-ми разложения. В ХИГ был реализован режим горения, названный режи-мом вынужденной конвекции продуктов сгорания (РВКПС) через исход-ный состав. Этот режим существенно отличается от линейного пиролиза [2], так как в к-фазе протекают экзотермические реакции окисления, так и от фильтрационного горения, когда окислитель подаётся в виде газа (полу-чение нитридов) [3]. В предлагаемом варианте экзотермическая реакция инициируется вос-

пламенителем с торца донной части пористого блока твёрдого топлива, что создаёт перепад давления, под действием которого газообразные и жидкие продукты сгорания (ПС) проникают в поры и, опережая фронт горения, передают тепло холодным слоям топлива, подготавливая топливо к хими-


ческим реакциям и охлаждаясь в пределе до температуры окружающей среды В отличие от классического варианта для организации устойчивого про-

цесса горения в РВКПС необходимо учитывать ряд факторов: - коэффициент избытка окисляющих элементов или соответственно кало-рийность состава; - пористость блока или его газопроницаемость; - нали-чие шлаков в ПС. Первый фактор определяет характер течения реакций окисления. Напри-

мер, применительно к случаю получения азота по реакции: 3NaN3 + 2Fe2O3 = 3NaFeO2 + Fe + 4,5N2 ↑ + Q; (1)

при этом тепло будет расходоваться на прогрев следующего слоя топлива и разложение избытка NaN3 (азида натрия):

NaN3 С0420 Na + 1,5N2↑; (2) а так же на эндотермически разлагающиеся добавки: ZnCO3→ZnO + CO2 ↑; NiCO3 → NiO + CO2 ↑. (3) Учёт этих факторов позволяет организовать устойчивый процесс горе-

ния топлива при РВКПС, что определяет способ сжигания сверхнизкока-лорийных топлив и работу на его основе соответствующих устройств [1]. Увеличение компонентов окислителя приводит к росту калорийности,

скорости горения и изменяет характер горения топлива (табл.1) от линей-ного до объемного. Только в определённом интервале значений коэффициента избытка

окисляющих элементов или калорийности ГГС способны устойчиво гореть в РВКПС, при условии сжигания данных сверхнизкокалорийных составов

Таблица 1. Влияние количества окислителя на характер РВКПС в порис-

тых зарядах Содержание окислителя Fe2O3, %

5 7 8 17 33 5

Скорость горе-ния, мм/с

- 8 12 17 78 167

Калорийность состава кДж/кг

- 439,32 485,34 585,76 794,96 1004,23

Характер горе-ния

Горение от-сутствует

Устойчивый режим горе-ния

Резко прогрессив-ное горение

Температура газа, 0С

- 20 20 48 180 600

в виде блоков со сквозной пористостью, газопроницаемость которых оп-

ределяет расходные характеристики и термодинамические параметры газа. Такие условия создаются в насыпных и подпресованных блоках, в моно-литных многоканальных и в блоках с фиксированной пористостью.


Недостатками пористых зарядов являются низкий коэффициент запол-нения камеры топливом и высокие значения внутрикамерных давлений (20-25 МПа). С целью снижения давления и повышения коэффициента за-полнения камеры топливом стали применять монолитные многоканальные блоки с числом каналов от 7 до 30 и диаметром от 0.5 до 2.0 мм, при диа-метре заряда 22 мм и плотности ГГС – 1,3 г/см3. При этом было установлено, что количество каналов или их суммарная

площадь, оказывают влияние на рабочие параметры ХИГ (рис.1)

а) б)

Рис. 1. Зависимость скорости горения и секундного расхода от относи-тельной площади сечения каналов

Для исследованных топлив с калорийностью 200 - 400 кДж/кг увеличе-

ние относительной площади сечения каналов от некоторой предельной ве-личины (примерно 1%) приводит к росту скорости горения до её макси-мального значения при Sкан/Sтор ≈ 5% (рис.1.а). Это связано с увеличением теплоприхода в к-фазу. Дальнейшее увеличение Sкан/Sтор до 27% сопровож-дается снижением скорости горения в связи с падением давления в донной части генератора вплоть до прекращения горения ГГС, связанного с нару-шением условий теплообмена на границе ПС-ГГС и отвода тепла с газом (рис.1б). Таким образом, относительная площадь каналов оказывает влияние на

скорость горения, на расходные и термодинамические параметры газа и носит экстремальный характер в интервале относительных площадей сече-ния каналов от 2 до 25%. Кроме отмеченных факторов на термодинамические параметры газа ока-

зывает влияние длина каналов. При сравнительных испытаниях пористых и многоканальных блоков одинаковой длины с пористостью 25% было ус-тановлено, что во втором случае имеет место 10-15 кратное снижение дав-ления в камере, что позволяет увеличить длину заряда до десяти диаметров


при том же давлении. Температура газа в предсопловом объёме не превы-шает 373-393°К. При испытаниях было отмечено, что наличие в камере шлаков обеспе-

чивает более устойчивое горение ГГС, так как они аккумулируют тепло-вую энергию и стабилизируют процесс горения. Одновременно необходи-мо подбирать компоненты ГГС так, чтобы шлаки представляли собой твёрдый, пористый каркас, способный фильтровать генерируемый газ от жидкой и конденсированной фазы ПС. Таким образом, в результате проведённых исследований процесса горе-

ния сверхнизкотемпературных составов в режиме вынужденной конвекции продуктов сгорания, установлено:

- имеется реальная возможность получения газов с температурой менее 60°С при содержании окислителя Fe2O3 от 7 до 17 % и калорийности 430-600 кДж/кг; - многоканальные блоки с фиксированной пористостью обес-печивают постоянство расходно-временных характеристик; - при относи-тельных площадях каналов менее 1% и более 25% горение прекращается: в первом случае из-за недостаточно-го теплоприхода от малых коли-честв газа, во втором за счёт быст-рого сброса давления в донной части, то есть отвода тепла с про-дуктами сгорания; - многоканаль-ные блоки позволяют снизить дав-ление в камере в 10-15 раз и уве-личить длину заряда до десяти диаметров; - скорость горения мо-жет регулироваться в широком диапазоне изменением состава ГГС от 8 мм/с до 500 мм/с, ско-рость изменения давления состав-ляет от 50 до 500 МПа/с; - темпе-ратура газов в камере 600 – 800 0С; - температура газа на выходе из газогенератора с фильтром 30 – 40 0С. Необходимо также учитывать

состав продуктов сгорания, кото-рый определяется областью при-менения ХИГ; например, для бал-лонного надува средств спасения на воде рекомендуется смесь 70% N2 – 30% СО2 + спирт сверх 100% для сушки смеси ~ 0,1%, то есть газы не должны содержать ядовитые, взрыво-опасные и растворимые в воде газы, удельный объём

Рис. 2. ХИГ-20 и ХИГ-40 с блоками

ГГС.


газов должен составлять 0,5 – 0,7 м3/кг. Данная задача была решена разработкой топлива на основе: нитроцел-

люлоза – нитрогуанидин – карбонат кальция [4], при этом газ состоит: N2 - 51%; CO - 22%; CO2 - 10%; H2 -17 %, температура в зоне горения – 645 оС ; в надуваемой ёмкости – 40 оС; удельная газопроизводительность состава – 0,72 м3/кг. Состав отличается высокими физико-механическими характеристиками. Для данного состава были разработаны ХИГ, обеспечивающие получе-

ние 20 и 40 дм3 газа (Рис. 2.) соответственно для одно- и двухкамерных спасательных жилетов, которые автоматически срабатывают при контакте с водой, либо при выдёргивании чеки: время срабатывания 0,3 с, время на-дува 3 и 5 с соответственно. Список литературы 1. Способ получения газов и устройство для его осуществления [Текст]: Пат. №

2050966 Российская Федерация: МПК7 6 B 01 J 7/00 / авторы и заявители Новиков А.А., Самборук А.Р.; патентообладатель Новиков А.А. — № 5048036/26; заявл. 22.04.92; опубл. 27.12.95, Бюл. № 36 — 2с. : 4 ил, 7 табл.

2. Линейный пиролиз [Текст] / А.С. Штейнберг // Тепломассообмен в процессах го-рения: сб. ст. / изд.ОИХФ АН СССР, - Черноголовка, 1980. - С.138-148.

3. Гетерогенное горение [Текст] / Б.И. Хайкин // Тепломассообмен в процессах горе-ния: сб. ст. /. изд.ОИХФ АН СССР, - Черноголовка, 1980. - С. 62-66.

4. Газогенерирующий состав [Текст]: Пат. № 2323919 Российская Федерация: МПК C06D 5/06, A62D 1/06, C08L 1/18 / авторы и заявители Новиков А.А., Вологин М.Ф., Новиков А.А.; патентообладатель Новиков А.А. — № 2006134572/04; заявл. 28.09.06; опубл. 10.05.08, Бюл. № 13 — 1с.

УДК 519.2 ОСИПОВ АЛЕКСАНДР ЛЕОНИДОВИЧ, ТРУШИНА ВЕРОНИКА ПАВЛОВНА,

ПАВЛИК ИЛЬЯ ОЛЕГОВИЧ, ПЯТНИЦЕВ ДАНИЛ ВАЛЕНТИНОВИЧ,

ШЛЯПКИН ГРИГОРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ЖУЛАЕВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ, МИРОШНИКОВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, ТРИФОНОВА АНАСТАСИЯ СЕРГЕЕВНА

Россия, Новосибирский государственный университет экономики и управления [email protected]

БАЗА ДАННЫХ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ И ПРОГНОЗ

ПРОЦЕНТА ВЫХОДА Осипов А.Л., Трушина В.П., Павлик И.О., Пятницев Д.В., Шляпкин Г.В., Жулаев А.А., Мирошников А.Н., Трифонова А.С. БАЗА ДАННЫХ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ И ПРОГНОЗ ПРОЦЕНТА ВЫХОДА

Разработана база данных по реакция Гриньяра, содержащая информа-цию о 980 реакциях. На основе этой базы данных разработана матема-тическая модель прогноза процента выхода конечного продукта.


Разработка баз данных на основе информации о структуре и свойствах

соединений, содержащейся в описаниях к патентам и других источников, позволит совершенно по-новому решать как задачи информирования ис-следователей (поиск аналогов, определение степени новизны, анализ тен-денций и др.), так и задачи установления эмпирических закономерностей между химической структурой и физико-химическими и биологическими свойствами. Важной компонентой информационной системы по химии должна быть база данных, содержащая информацию о химических реакци-ях (уравнение и условия проведения реакции, характеристики продуктов, полупродуктов и сырья и др.). Эти данные необходимы, прежде всего, для выбора способа получения целевого продукта. Они могут служить также основой для решения задач классификации химических реакций, прогно-зирования их потенциальной осуществимости, поиска корреляций типа «структура реагентов - выход». Предложенные подходы к построению описания химических реакций в машинных базах данных ориентированы на выделение скелетных и типовых схем реакций, то есть фрагментов структур исходных и конечных соединений, которые претерпевают изме-нения в ходе реакции. Они несут основную информацию о типе реакции. В качестве дополнительного фильтра при этом используются содержатель-ные представления о характере структурных изменений реагентов, кото-рые далеко не всегда известны. Однако сознательное ограничение описа-ния выделением скелетных схем, во-первых, обедняет возможности ин-формационного поиска родственных реакций, в том числе и с учетом фи-зико-химических характеристик реагентов, и сокращает возможности ре-шения содержательных задач типа прогнозирования «структура реагентов - каналы реакций – процент выхода». В существующих за рубежом базах данных по химическим реакциям используется цифровая кодировка струк-тур реагентов либо в терминах фрагментов, либо кодом Висвессера. В дан-ной статье предлагается альтернативный подход к описанию химических реакций и машинному представлению информации о химизме реакций и технологических параметрах, ориентированный как на решение задач ин-формационного поиска, так и на решение содержательных задач, отмечен-ных выше. Описание химической реакции может состоять из следующих множеств дескрипторов [1]: атомов и микрофрагментов с учетом их ва-лентного состояния; атом (микрофрагмент) – связь - атом (микрофраг-мент); атомы и микрофрагменты с их первым окружением, с отметками в цепи или кольце стоит центральный атом; цепочки из атомов и микроф-рагментов фиксированной длины; дескрипторы с учетом второго окруже-ния; интегральные характеристики Винера, Рандича и Гутмана для каждо-го из соединений, участвующих в реакции. Информация о химических реакциях готовится с помощью экранного

редактора структурных формул [2] и включает в себя следующие данные:


структурные формулы (СФ) исходных и конечных соединений; автомати-чески порожденные из них подструктурные и интегральные дескрипторы заданной степени сложности; дополнительные дескрипторы, которые ус-танавливает пользователь. Формируется дескрипторное описание доку-мента, содержащего информацию о химической реакции следующим обра-зом: дескрипторное описание исходных СФ; дескрипторное описание ко-нечных СФ; объединение дескрипторного описания исходных СФ; объе-динение дескрипторного описания конечных СФ; пересечение множеств дескрипторного описания исходных и конечных СФ; разность множеств дескрипторного описания исходных и конечных СФ; разность множеств дескрипторного описания конечных и исходных СФ [3]. Разработана информационная система по 980 реакциям Гриньяра с про-

центом выхода конечного продукта. Реакции были разбиты на четыре класса по проценту выхода конечного продукта (первый класс до 25%; второй класс – от 26% до 50%; третий класс – от 51% до 75%; четвертый класс – от 76% до 100%). Был использован для отнесения реакций Гринья-ра к определенному классу байесовский алгоритм распознавания образов [4]. Средний процент ошибок на обучении составил 12%, а на экзамене 14%, что показывает хорошую предсказательную способность алгоритмов теории статистических решений на основе банка данных по химическим реакциям Гриньяра. Полученные нами результаты, показывают, что опи-сание химических реакций на языке типов атомов и связей с учетом перво-го окружения и использование алгоритмов распознавания образов делает возможным и эффективным вычисление вероятностей гипотез об отнесе-нии химических реакций Гриньяра к одному из вышеперечисленных клас-сов без привлечения более сложных описаний и алгоритмов. Список литературы 1. Осипов А.Л., Криветченко О.В., Трушина В.П., Рапоцевич Е.А. Компьютерный

анализ химико-биологических данных //В мире научных открытий. 2014. №4 (52). С. 117-122.

2. Мучник В.Б., Нигматуллин Р.С., Осипов А.Л. Диалоговая система ввода молеку-лярных структурных формул в химические базы данных // Научно-техническая инфор-мация. Серия 2: Информационные процессы и системы. 1985. № 8. С. 6-11.

3. Нигматуллин Р.С., Осипов А.Л., Карпова Н.А. Система поиска и анализа патент-ной информации о химических соединениях // Научно-техническая информация. Серия 2: Информационные процессы и системы. – 1989. № 1. С. 14-17.

4. Осипов А.Л. Об использовании моделей статистического распознавания в системе виртуального скрининга химических веществ / А.Л. Осипов, Л.К. Бобров // Научно-техническая информация. Серия 2: Информационные процессы и системы. 2012. № 7. С. 1-6.


УДК 547.817 ПОДОЛЬНИКОВА АННА ЮРЬЕВНА, ВАЛУЕВА КАРИНА ЕВГЕНЬЕВНА,

ГРАДИНАР АЛИСА ВЛАДИМИРОВНА, МИРОНОВИЧ ЛЮДМИЛА МАКСИМОВНА

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет [email protected]

МОДИФИКАЦИИ МЕТОДОВ СИНТЕЗА 4-АМИНО-6-трет-БУТИЛ-

1,2,4-ТРИАЗИН-5(4Н)-ОН-3(2Н)-ТИОНА Подольникова А.Ю., Валуева К.Е., Градинар А. В., Миронович Л.М. МОДИФИКАЦИИ МЕТОДОВ СИНТЕЗА 4-АМИНО-6-трет-БУТИЛ-1,2,4-ТРИАЗИН-5(4Н)-ОН-3(2Н)-ТИОНА

Рассмотрен синтез 4-амино-6-трет-бутил-1,2,4-триазин-5(4Н)-он-3(2Н)-тиона в различных условиях: термического и микроволнового нагре-ва. Установлено, что в условиях микроволнового нагрева скорость реакции значительно выше.

В настоящее время одним из наиболее перспективным направлением в

органической химии является исследование гетероциклических соедине-ний. Гетероциклические соединения - органические соединения, содержа-щие циклы, в состав которых, наряду с углеродом, входят и атомы других элементов, поэтому их можно рассматривать как карбоциклические соеди-нения с гетероатомами в цикле. Наиболее широко изучены ароматические азотсодержащие гетероциклические соединения, содержащие два и более атома азота (диазины, триазины). Производные триазинового ряда проявляют фармакологическую актив-

ность и широко используются в качестве лекарственных средств. Россий-ской фармацевтической промышленностью представлены препараты: Цефтриаксон – антибиотик широкого спектра действия; противосудорож-ный препарат Эпилептал – аналог знаменитого препарата – ламотриджин. В ряду 1,2,4-триазинов найдены соединения, проявляющие пестицидные

свойства. Пестициды - химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зер-нопродуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопарази-тами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. На рынке они представлены такими препаратами как Зенкор – активное соединение – 4-амино-6-трет-бутил-3-метилмеркапто-1,2,4-триазин-5(4Н)-он, является гербицидом против сор-ных растений в посевах сои, томатов, картофеля, риса [1]; Голтикс - гер-бицид против сорных растений в посевах сахарной свеклы (активное со-единение – 4-амино-6-фенил-3-метил-1,2,4-триазин-5(4Н)-он) [2]. В связи с большим практическим применением 4-амино-6-трет-бутил-

1,2,4-триазин-5(4Н)-он-3(2Н)-тиона представляет интерес исследование путей его синтеза в различных условиях для сокращения времени прохож-дения реакции и повышения выхода конечного продукта.


Использовали в наших исследованиях классический термический метод конденсации триметилпировиноградной кислоты с тиокарбгидразидом в водной щелочной среде. Выделили белое кристаллическое вещество с тем-пературой плавления 212 - 214°С, выход 81%. Реакцию проводили при ки-пячении в течение 4 ч. Конечный продукт выделяли подкислением разбав-ленной соляной кислотой реакционной смеси до рН 6,5-7. Триметилпировиноградную кислоту получали окислением пинаколина

перманганатом калия в щелочной среде при комнатной температуре в те-чение 2 ч. Окончание реакции определяли по обесцвечиванию пермангана-та калия. Осадок отфильтровывали, фильтрат использовали для дальней-шего синтеза (схема 1) [3].

Схема 1

Получение 4-амино-6-трет-бутил-1,2,4-триазин-5(4Н)-он-3(2Н)-тиона в

условиях микроволнового нагрева (Микроволновая система MARS (Mi-crowave Acceleration Reaction System) фирмы СЕМ Corporation; мощность излучения 400 Вт, время 40 мин., температура кипения растворителя равна 100°С) показало, что скорость реакции резко возрастает. Процесс заканчи-вается за 40 мин (хроматографический контроль реакции), в то время как при термическом нагреве за 4 ч, т.е. скорость реакции возрастает в 6 раз. Соединения, полученные в условиях термического и микроволнового на-грева, не дают температуры депрессии при смешении образцов и их спек-тральные характеристики совпадают. Строение 4-амино-6-трет-бутил-1,2,4-триазин-5(4Н)-он-3(2Н)-тиона подтверждено данными элементного анализа УФ-, ИК- ЯМР 1Н спектроскопии. В результате исследования установлено, что микроволновое излучение

способствует значительному сокращению времени реакции конденсации триметилпировиноградной кислоты с тиокарбгидразидом (в 6 раз) и незна-чительному увеличению выхода продукта реакции. Список литературы 1. Carsten S. Jacobsen Variation of MCPA, metribuzine, methyltriazine-amine and gly-

phosate degradation, sorption, mineralization and leaching in different soil horizons / Carsten S. Jacobsen, Peter van der Keur, Bo V. Iversen, Per Rosenberg, Heidi C. Barlebo, Sоren Torp, Henrik Vosgerau, René K. Juhler, Vibeke Ernstsen, Jim Rasmussen, Ulla Catrine Brinch, Ole Hоrbye Jacobsen // Environmental Pollution. - 2008. – Vol. 156, № 3. – P. 794–802

2. Пат. 2130260 RU Способ борьбы с сорными растениями, гербицидная композиция и синергист, повышающий активность гербицидов / Шаповалов А.А.; Пуцыкин Ю.Г.; Егоров Б.Ф.; патентообладатель Шаповалов А. А.; Пуцыкин Ю. Г.; Егоров Б. Ф.– № 98101615/04; заявл. 12.01.1998; опубл. 20.05.1999.


2. Gut J. Componenten der Nucleinsanzen und ihre analoge. Synthese einiger 5-substituiezter 6-azauracil-derivate / J. Gut, M. Prystas // Collect. Czeсh. Chem. Commun. – 1959. – Vol.24, № 9 – Р.2986-2991

УДК. 547.873 ЩEРБИНИН ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ФИЛЬЧАГИНА АНАСТАСИЯ ВАСИЛЬЕВНА,

ДАВИДЕНКО АЛИНА АНАТОЛЬЕВНА, МИРОНОВИЧ ЛЮДМИЛА МАКСИМОВНА

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет E-mail: [email protected], [email protected]

ТЕРМИЧЕСКИЙ И МИКРОВОЛНОВОЙ МЕТОДЫ СИНТЕЗА 7-

АМИНО-3-трет-БУТИЛ-4-ОКСО-6Н-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-8-КАРБАМИДА

Щeрбинин Д.В., Фильчагина А.В., Давиденко А.А., Миронович Л.М. ТЕРМИЧЕСКИЙ И МИКРОВОЛНОВОЙ МЕТОДЫ СИНТЕЗА 7-АМИНО-3-трет-БУТИЛ-4-ОКСО-6Н-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-8-КАРБАМИДА

7-Амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбамид получен в условиях термического нагрева и микроволнового об-лучения. Показано, что микроволновой метод синтеза имеет ряд преиму-ществ перед термическим: больший выход, меньшее время прохождения реакции.

Производные 1,2,4-триазина известны как вещества, которые проявляют

различные виды биологической активности. Хорошо известны и широко применяются такие препараты как ламотриджин – диуретик; цефтриаксон – антибиотик; триазавирин - противовирусный препарат; метрибузин и ме-таметрон – гербициды [1]. В последнее время в научной периодической печати появляются сообщения об эффективности соединений ряда 1,2,4-триазина в качестве противоопухолевых препаратов. Большая практиче-ская значимость соединений ряда 1,2,4-триазинов обуславливает их ак-тивное изучение исследователями многих стран мира, поскольку поиск но-вых лекарственных соединений и по сей день остаётся актуальной задачей современной химии. В течение последних десятилетий неуклонно растет интерес к химиче-

ским реакциям, протекающим в условиях микроволнового облучения. Первые сообщения об органическом синтезе с использованием микровол-нового нагрева относят к 1986 г. К настоящему моменту наработан значи-тельный экспериментальный материал по синтезу органических соедине-ний различных классов. Основными преимуществами микроволнового ме-тода синтеза перед традиционным являются: многократное увеличение скорости реакции, повышение чистоты продукта реакции, увеличение вы-хода. Объяснение этих феноменов сводится к тому, что при микроволно-вом нагревании стенки сосуда не нагреваются, греется только реакционная


смесь. Это позволяет избежать протекания побочных реакций, и как след-ствие увеличить выход основного продукта. Недостатком метода является отсутствие приборной базы для проведения синтеза микроволновым мето-дом в ВУЗах и научно-исследовательских заведениях [2]. Цель нашей работы – получить 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-

пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбамид в условиях термического и мик-роволнового нагрева, и выбрать лучший метод синтеза. Синтез осуществляли щелочным гидролизом 7-амино-3-трет-бутил-4-

оксо-6Н-пиразоло[5,1-c][1,2,4]-триазин-8-карбонитрила в спиртовой среде при температуре кипения растворителя в течение 1 ч (термический ме-тод). Для проведения синтеза в условия микроволнового излучения ис-пользовали установку MARS (Microwave Accelerated Reaction System, CEM Corp.) с мощностью излучения 400 Вт. Время реакции 15 мин. Выход со-единения 2 полученного микроволновым методом синтеза - 96%., что зна-чительно превышает выход продукта реакции, полученного термическим методом (80%) (схема 1).

Схема 1

Соединение 2 – белое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде,

растворимо в кислородсодержащих органических растворителях. Проба смешения образцов соединения 2 полученных термическим ме-

тодом и методом микроволнового излучения не давала температуры де-прессии (т. пл. 284-286 ºС) . Спектральные характеристики соединений совпадали. В ИК-спектре исчезает полоса поглощения соответствующая нитрильной группе (2225 см-1) исходного соединения, характеристические полосы поглощения соответствующие карбонильным группам (С=О) нахо-дятся при 1700 см-1 и 1646 см-1. В спектр ЯМР 1Н протоны амидной груп-пы проявляется двумя уширенным сигналами при 6.6 м.д., 7.52 м.д. Список литературы 1. Миронович Л.М., Промоненков В.К. 1,2,4-Триазины // Итоги науки и техники.

ВИНИТИ. Серия органическая химия. 1990. Т. 22. C. 267. 2. Бердоносов С.С., Бердоносова Д.Т., Знаменская И.В. Микроволновое излучение в

химической практике // Хим. технология. - 2000. - №3. - С. 2-8.


УДК 547.873 ЩЕРБИНИН ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ,

КОРОСТЕЛЁВА ОЛЬГА КОНСТАНТИНОВНА, ПОДОЛЬНИКОВА АННА ЮРЬЕВНА,

ТЕПЛОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА, МИРОНОВИЧ ЛЮДМИЛА МАКСИМОВНА

Россия, г.Курск, Юго-Западный государственный университет E-mail: [email protected], [email protected]

СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 7-АМИНО-3-трет-БУТИЛ-8-R-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-4(6Н)-ОНОВ

Щербинин Д.В., Коростелёва О.К., Подольникова А.Ю., Теплова Т.А., Миронович Л.М. СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 7-АМИНО-3-трет-БУТИЛ-8-R-ПИРАЗОЛО[5,1-с][1,2,4]ТРИАЗИН-4(6Н)-ОНОВ

Синтезированы 7-амино-3-трет-бутил-8-R-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин- 4(6Н)-оны взаимодействием 4-амино-6-трет-бутил-3-метилмеркапто-1,2,4-триазин-5(4Н)-она с метиленактивными соедине-ниями. Структура соединений установлена по данным элементного ана-лиза, УФ, ИК, ЯМР 1Н, ЯМР 13С, масс-спектрометрии.

Синтез и исследование биологической активности новых органических

соединений является первоочередной задачей в связи с быстрым ростом науки и техники во всем мире. Значительное место занимают гетероцикли-ческие соединения, составляющие основную часть лекарственных препа-ратов, пестицидов, добавок, антиоксидантов и других полезных веществ. Химики-синтетики широко исследуют азотсодержащие гетероциклические соединения, среди которых не последнее место занимают производные 1,2,4-триазина. На основе производных 1,2,4-триазина получены пестици-ды, фармакологические препараты, применяемые в промышленном мас-штабе [1]. Нами на основе 1,2,4-триазинов проведена конденсация с мети-ленактивными соединениями с получением производных пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазинов и исследованы спектральные характеристики. Синтез 7-амино-3-трет-бутил-8-R-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-4(6Н)-

онов (II-III) осуществляли кипячением 4-амино-6-трет-бутил-3-метилмеркапто-1,2,4-триазин-5(4Н)-она с малонодинитрилом или циано-уксусным эфиром в пиридине. Гидролиз 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбонитрила (II) проводили кипяче-нием в спиртовом растворе щелочи и выделили 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбамид (IV). Кипячение этило-вого эфира 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбоновой кислоты (III) в спиртовой среде в присутст-вии основания приводит к 7-амино-3-трет-бутил-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-4(6Н)-ону (V) (схема 1). Соединения II-V представляют собой белые кристаллические соединения, нерастворимые в воде. Струк-тура соединений установлена по данным элементного анализа, УФ, ИК, ЯМР 1Н, ЯМР 13С, масс-спектрометрии


Схема 1

Сделано отнесение характеристических полос поглощения в ИК-

спектрах синтезированных соединений (рис.1). ИК спектры сняты на Фу-рье спектрометре AgilentCary 660 в тонком слое.

а б

в г

Рис. 1. ИК спектры: 4-амино-6-трет-бутил-3-метилмеркапто-1,2,4-триазин-5(4Н)-она (а); 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-

с][1,2,4]триазин-8-карбонитрила(б); 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-8-карбамида (в); 7-амино-3-трет-бутил-

пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазин-4(6Н)-она (г) В ИК спектрах всех синтезированных соединениях валентное колебание

карбонильной группы в положении С4гетероцикла расположено при 1643-1675 см-1, валентное колебание карбонильных групп заместителей в поло-жении С8 пиразолотриазинов III-IV находится при 1700 см-1(IV) и 1715 см-1 (III). В ИК спектре соединения II появляется характеристическая полоса поглощения группы C≡N при 2223 см-1. Список литературы 1.Миронович Л.М., Промоненков В.К. Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Орг. Хим.

1990, 22, 267 с.

3450.050 0.276

3313.965 40.448

3254.547 13.393

3195.601 60.567

2968.944 78.908

2931.358 2.479

1671.787 223.876

1621.860 56.350

1460.859 258.038

1388.880 -0.000

1360.166 28.0531301.645 76.180

1187.310 130.1981056.089 101.581

1022.976 34.701974.776 36.686

908.750 69.691

790.860 18.853

658.521 2

Д-302

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600

102

100

98

96

94

92

90

Wavenumber

%Tr

ansm

ittan

ce

3487.216 42.2163428.733 16.078

3261.511 76.087

3180.917 180.911

3085.936 45.367

2959.923 114.308

2225.335 259.166

1692.102 183.576

1644.558 442.765

1541.531 93.0201483.436 48.660

1389.490 35.761

1344.931 26.5971129.795 52.089

964.413 47.669

900.098 36.452

832.233 12.752

746.713 4701.172

6

sample(2)

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600

100

98

96

94

92

90

88

86

Wavenumber

%Tr

ansm

ittan

ce

3499.731 164.962

3238.675 87.600

3183.973 237.249

2998.256 -0.057

2952.433 19.884

2454.135 8.9222258.061 0.497

1641.998 113.865

1604.817 81.125

1542.911 52.734

1480.293 62.162

1404.903 -0.000

1337.655 37.220

1310.965 46.984

1158.585 -0.116

1096.925 211.459

1017.431 11.082

957.449 36.763911.186 42.975

836.684 -0.000

742.556 84.048

664.715 24.678

1A

3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

100

98

96

94

92

90

88

86

84

82

80

Wavenumber

%Tr

ansm

ittan

ce


УДК 543. 546. 069. ЯХШИЕВА ХУРНИСО ШАВКАТОВНА, преподаватель, соискатель ЯХШИЕВА МЕХРИНИГОР ШАВКАТОВНА, студентка ДГПИ

АБДУЛЛАЕВ НУРМУХАММАД КАБУЛДЖАНОВИЧ, студент ДГПИ ЭШОНКУЛОВ ЭРКИН СУЯРКУЛОВИЧ, студент ДГПИ

Джизакский государственный педагогический институт им. А.Кадыри (Узбекистан) [email protected]

УХУДШЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Яхшиева Х.Ш., Яхшиева М.Ш., Абдуллаев Н.К., Эшонкулов Э.С. УХУДШЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Cуществует опасность избыточного накопления тяжелых токсичных металлов в почве и в воде, что в конечном счете может привести к ухуд-шению окружающей среды, поэтому актуально и необходимо совершен-ствование существующих и разработка новых аналитических методов и подходов, обеспечивающих контроль и последующее количественное опре-деление токсичных и экологически вредных компонентов (примесей) с бо-лее высокой точностью, селективностью и экспрессностью, в широких интервалах их концентраций.

Актуальность проблемы. В последние годы, в век научно–

технического прогресса одной из важнейших проблем, стоящих перед че-ловечеством, стала охрана окружающей среды, в особенности флоры и фауны [1]. В этом плане немаловажна роль естественных наук, в особенно-сти химии и экологии, поскольку им также принадлежит охрана объектов окружающей среды. Поэтому актуально и необходимо совершенствование существующих и разработка новых аналитических методов и подходов, обеспечивающих контроль и последующее количественное определение токсичных и экологически вредных компонентов (примесей) с более высо-кой точностью, селективностью и экспрессностью, в широких интервалах их концентраций. Повышенный интерес к проблеме определения тяжелых токсичных ме-

таллов в объектах окружающей среды вызван значительной распростра-ненностью их в природе, сравнительно большой токсичностью [2], способ-ностью к миграции и биоконцентрированию. Основная часть тяжелых ток-сичных металлов, поступающая в окружающую нас среду, имеет техно-генный характер антропагенного происхождения и связана с их использо-ванием в сельском хозяйстве, органическом синтезе, радиоэлектронике и других областях науки, техники и промышленности. Проблемы глобального мониторинга объектов окружающей среды пре-

дусматривают наблюдения за уровнями загрязнения не только в промыш-ленных, но и относительно экологически чистых районах для выявления естественного фона.


Осадки городских сточных вод, содержащие (мг/кг) 52–1170 меди и 10–5300 никеля могут быть использованы в качестве органоминеральных удобрений, однако при их длительном применении существует опасность избыточного накопления тяжелых токсичных металлов в почве, что в ко-нечном счете может привести к ухудшению качества сельскохозяйствен-ной продукции. Известно, что благодаря буферным свойствам почвы часть внесенных

соединений тяжелых токсичных металлов может трансформироваться в недоступные для растений формы и, наоборот ранее недоступные соеди-нения могут переходить в подвижное состояние. В связи с этим важное значение имеет контроль за содержанием их подвижных форм тяжелых токсичных металлов, в основном формирующих поток ионов в растении.

Для оценки уровня концентраций подвижных форм тяжелых токсичных металлов амперометрические методы занимают одно из первых и приори-тетных мест, которые в отличие от других методов обеспечивают одно-временное селективное определение нескольких элементов в различных вытяжках без предварительного разделения и концентрирования. Как пра-вило, концентрация этих металлов в атмосфере колеблется от 0,005 до 500 нг/м³, в водах от 2 нг до 50 мкг/л. В незагрязненных породах, песке и почве содержание тяжелых токсичных металлов в среднем составляет 0,1–0,2 мг/кг. Столь низкие уровни содержания металлов требуют применения ис-ключительно чувствительных методов аналитического контроля, по всем этим важным и необходимым критериям отвечают амперометрические ме-тоды анализа и исследований. Известно, что минимальные количества тяжелых токсичных металлов

попадают в организм человека и животных разными путями: с пищей, питьевой водой, воздухом и т.д. В настоящее время известна степень ток-сического воздействия различных металлов на все живое, и, в особенности, на организм человека и животных. При анализе (мониторинге) природных объектов, вод, пищевых продук-

тов и промышленных стоков амперометрия, благодаря высокой чувстви-тельности точности, сравнительной дешевизне оборудования и удобству с точки зрения автоматизации и компьютеризации, завоевала большую по-пулярность и нашла широкое внедрение в производстве. Методика эксперимента. Нами были проведены амперометрические

титрования ионов металлов ртути, свинца, меди растворами диэтилдитио-карбамата натрия (ДДТКNa) и диэтилдитиокарбамата свинца ((ДДТК)2Pb) [3]. Амперометрическое титрование с двумя платиновыми индикаторными

электродами, как следует из вольтамперных характеристик ДДТКNa и (ДДТК)2Рb, необходимо проводить при напряжениях ниже 0,3 В на ацетат-ном, 0,4 В – нитратном и 0,5 В – перхлоратном фонах, так чтобы одновре-менно могли протекать процессы окисления титрантов на аноде и восста-


новления кислорода на катоде [4-5]. При слишком высоком напряжении и использовании в качестве титранта (ДДТК)2Рb ток может возникнуть и за счет окисления образующихся при реакции ионов свинца, ртути, кадмия на аноде и восстановления кислорода на катоде. С целью оптимизации условий титрования ионов вышеуказанных ме-

таллов с двумя индикаторными электродами растворами ДДТКNa и (ДДТК)2Рb было изучено влияние на ход и результаты титрования сле-дующих факторов: величины внешнего напряжения, подаваемого на инди-каторные электроды, природы и концентрации фонового электролита, до-бавок инертного растворителя, различных посторонних катионов, мешаю-щих анионов, ряда комплексующих соединений и других факторов. Результаты и их обсуждение. Экспериментальные результаты при оп-

тимизации условий титрования ионов различных металлов в их индивиду-альных растворах, послужили основой этих металлов в их бинарных и бо-лее сложных сочетаниях.

Таблица 1. Результаты амперометрического титрования

ионов различных металлов раствором ДДТК Na Состав анализируемой

смеси, мкг Найдено Ме, мкг (Р=0,95; x ± ΔХ)

n S Sr

Bi (17,59) + Cd (45,53) (Bi) 17,41 ± 0,66 5 0,53 0,030 Hg (21,34) + Co (92,31) (Hg) 21,20 ± 2,31 3 0,93 0,044 Cu (9,81) + Pb (130,12) (Cu) 9,73 ± 0,36 5 0,29 0,030 Pd (15,66) + Ag (13,00) (Pd) 15,51 ± 0,16 4 0,10 0,006 Ni (29,34) + Ca (203,50) (Ni) 29,46± 0,81 4 0,51 0,017 Ag (26,10) + Cd (102,30) (Ag) 26,50 ± 1,29 5 1,04 0,041 Au (54,97) + Mn (79,32) (Au) 54,79 ± 0,96 4 0,60 0,011

Таблица 2. Результаты амперометрического титрования ионов различных

металлов растворами ДДТКNa в тройных и более сложных смесях (∆Е=0,65В)

Состав смеси, мкг Найдено Ме, Мкг (Р=0,95; x ± ΔХ)

n S Sr

Bi(17,59) + Al(5,03) + Ni(4,07) (Bi) 17,63 ± 1,03 4 0,69 0,032 Hg(21,34) + In(3,05) + Tl(1,97) + + Al(214,0) (Hg) 21,15 ± 1,03 4 0,75 0,031

Cu(9,81) + Ni(1,02) + Cd(20,01) (Cu) 9,88 ± 0,47 6 0,45 0,046 Pd(15,66) + Os(95,10) + Al(53,31)+ + Cd(221,1) (Pd) 15,55±0,76 5 0,81 0,089

Au(54,97) + Ni(37,58) + Mg(55,48) (Au) 55,68±0,88 5 0,31 0,013


По разности значений расхода титранта в т.э. двух и более металлов на-ходят содержание всех компонентов в смеси. Заключение. На основании проведенных исследований и полученных

при этом результатов можно заключить, что амперометрическое титрова-ние ионов металлов растворами ДДТКNa и (ДДТК)2Pb вполне возможна, так как при оптимизации условий титрования были достигнуты высокие метрологические характеристики и установлено, что для эффективного по-вышения избирательности разработанного амперометрического метода можно успешно пользоваться варьированием не только кислотности ис-следуемой среды (фоновые электролиты), но также природы применяемых протолитических и инертных растворителей используемых реагентов, а также комплексующих соединений и анионов. В соответствии с данными таблиц 1 и 2 амперометрический метод тит-

рования позволяет получать достаточно правильные результаты при высо-кой воспроизводимости и небольшой погрешности. Проверка по t0,95 стати-стикам не отвергла ни в одном случае гипотезу о незначимости между ат-тестованными и найденными значениями. Список литературы 1. Мартин Р. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов./ М.; Мир. 1993. С.

25-43. 2. Моисеенко Т.И. Антропогенная изменчивость пресноводных экосистем и крите-

рии оценки качества вод.// Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб.:Гидромет, 2003. Т. 19. С. 72-94.

3. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.-М.:Химия.1979. С. 230-236. 4. Геворгян А.М., Талипов Ш.Т., Хадеев В.А., Мирзоян И.И. Вольтамперные кривые

окисления тионалида на платиновом микроаноде в ледяной уксусной кислоте.// Депо-нир. в ВИНИТИ № 4616-81 от 24.09.81. С. 1 – 3.

5. Геворгян А.М., Талипов Ш.Т., Хадеев В.А., Мухамеджанова Д.В. Вольт-амперометрическое поведение диэтилдитиокарбамината натрия на платиновом аноде в среде диметилформамида// Журн. аналит. химии. 1980. Т. 35. №10. С. 2026 – 2028.


12. Прогрессивные технологии и процессы

БАРАМЫКИНА МАРИЯ ВИКТОРОВНА Россия, г.Самара, Самарский государственнй технический университет

[email protected]

МОДЕЛЬ ПРЕКРАЩЕНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОРОШКА Барамыкина М.В. МОДЕЛЬ ПРЕКРАЩЕНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОРОШКА Одно из важнейших направлений нанотехнологии - это получение нано-

размерных порошков. Изменение фундаментальных свойств традицион-ных материалов в нанодисперсном состоянии открывает широкий диапа-зон применения нанопорошков в области создания новейших материалов и технологий, принципиально новых приборов и устройств. Перспективы использования нанопорошков с особыми свойствами связаны с отработ-кой разных технологий их получения. Механический метод – измельчение – один из основных методов получения нанопорошков. Но существует опре-деленный предел измельчения порошка, который нельзя преодолеть.

Пусть частица порошка имеет вид шара радиуса R. Размольное тело в

мельнице деформирует частицу на величину h. Работу по деформации час-тицы запишем в виде

∙ ∙ ∙ , где – напряжение, S – площадь сечения. Для шара примем ∙ , где k – числовой коэффициент. Тогда ра-

бота равна ∙ ∙ ∙

Пусть вся работа деформации переходит в тепловую энергию частицы, т.е.

A = Q Запишем энергию Q в виде

∙ ∙ ∆ , где ∆ – изменение температуры частицы, с – теплоемкость, m – масса

частицы. Массу можно представить как 43∙ ∙ ∙

где – плотность материала частицы. Тогда тепловая энергия равна

43∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∆

В итоге получаем

∙ ∙ ∙43∙ ∙ ∙ ∙ ∆ ∙ .

Отсюда следует, что рост температуры


∆3 ∙ ∙ ∙4 ∙ ∙ ∙

∙1

Таким образом, согласно нашим рассуждениям, нагрев частицы изменя-ется по закону

∆Т~1

Следовательно, чем меньше частица, тем сильнее она нагревается. И, в

принципе, для очень малых частиц эта температура может достичь темпе-ратуры плавления. Учтем, что для наночастиц температуры плавления изменяется следую-

щим образом Тпл

R

Рисунок 1 – Зависимость температуры плавления от размера наночастицы

Изобразим в этих координатах зависимость изменения температуры час-

тицы от её радиуса: ΔТ

R

Рисунок 2 – Зависимость нагрева частицы от её размера Как видно из рисунка 2, при определенном значении размера частицы R

нагрев частицы будет настолько сильным, что частица перейдет из твердо-го состояния в жидкое. Следовательно, можно ожидать, что при этом про-изойдет прекращение процесса измельчения частицы в шаровой мельнице. Таким образом, согласно нашей модели, при достаточно малом размере

частиц порошка его измельчение прекратится. Это не противоречит дейст-


вительности, так как известно, что частицы карбидов, оксидов и других неметаллических порошков можно измельчить до 10-100 нанометров.

УДК 697. 34 БЕЛЯКОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, ПЛУЖНИКОВ АНТОН АЛЕКСЕЕВИЧ,

ШВЕЦОВ ИГОРЬ ВАСИЛЬЕВИЧ Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ ПОВЫШЕНИИ

ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ Беляков В.Н., Плужников А.А., Швецов И.В. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

На промышленных предприятиях и в жилых помещениях используют оборудование для повышения температуры воздуха. К ним относят тепло-нагреватели воздуха с прямым или непрямым нагревом, корпусные или га-зовые, тепловые завесы или теплогенераторы. Основным недостатком этих устройств является необходимость использования нагревательных элемен-тов, таких как спирали или инфракрасные излучатели, которые повышают расход электроэнергии. Данный недостаток определяется сложностью монтажа проводки в помещениях, так как не всегда можно точно рассчи-тать на какой расход электроэнергии предполагается в дальнейшем рас-считывать. Температура в помещениях является одним из ведущих факторов, опре-

деляющих метеорологические условия производственной среды. Высокие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека. Работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным по-тоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере мине-ральных солей и водорастворимых витаминов, вызывает серьезные и стой-кие изменения в деятельности сердечнососудистой системы, увеличивает частоту дыхания, а также оказывает влияние на функционирование других органов и систем – ослабляется внимание, ухудшается координация дви-жений, замедляются реакции и т.д. Основная проблема, которой посвящена публикация - разработка меро-

приятий для систем энергоэффективности на основе повышения темпера-туры теплоносителей с минимальными затратами. Данное устройство ис-пользуется для повышения температуры теплоносителя с использованием температуроповышающих элементов [1,2]. При исследовании использованы теоретические и экспериментальные

методы. Теоретические исследования базируются на научных основах прикладной механики жидкости и газа, гидрогазодинамики и термодина-мики, физической химии, газового анализа и материаловедения. Экспери-ментальные исследования выполнялись с использованием современных


аппаратных средств и приборов для количественной и качественной оцен-ки физико-химических процессов. На основании полученных результатов предложена гипотеза и теорети-

чески установлена взаимосвязь диффузии и массопереноса с температурой газообразных теплоносителей в зоне исследования, проведены экспери-ментальные исследования, подтверждающие адекватность предлагаемых физических и математических моделей. На основе предлагаемой модели создана методика исследования повы-

шения температуры газообразных теплоносителей без использования до-полнительных нагревательных приборов, произведенные расчеты по дан-ной методике показывают целесообразность применения предлагаемой системы повышения температуры теплоносителей, эффективность которой подтверждается экспериментально. Разработка моделей в естественных и технологических физических сис-

темах в зависимости от внешних воздействий является актуальной про-блемой, которая исследуется в рамках ряда направлений, описание кото-рых ведет к нелинейным или нестационарным уравнениям для систем, включающим дополнительные условия моделирования процессов. Это важно при построении алгоритмов, развитии численных методов, разра-ботке программ и их реализацию для проведения компьютерных расчетов. Одним из малоизученных переходных процессов в физике является про-

цесс нагрева газообразного или, тем более, жидкого вещества при прохож-дении через любой материал. Интерес к этой проблеме связан с экспери-ментальными исследованиями данных процессов и явлений, на не стан-дартном толковании термодиффузии. При решении задач теплофизики широко используют математическое

описание температурных полей, возникающих в твердых телах под дейст-вием различных источников теплоты, в основе которого лежит следующее положение. Создание общей модели, проходящих процессов, является сложным и громоздким. Поэтому возникает необходимость объединить часть связанных между собой явлений. Теоретические исследования и проведенные эксперименты показывает, что снижение энергозатрат осу-ществляется путем применения энергоэффективной и энергосберегающей технологии путем применения температуроповышающих элементов. Список литературы 1. Дараселия Н.В., Плужников А.А., Швецов И.В. Повышение эффективности энергопо-

требления в системах теплоснабжения на основе повышения температуры теплоносителей. На-учно-техническая конференция “Энергетическая эффективность теплосиловых и теплогенери-рующих установок” в рамках международной специализированной выставки “Энергетика и электротехника”, г.Санкт-Петербург, Ленэкспо, 22-25 мая 2012г. С.209-212.

2. Дараселия Н.В., Плужников А.А., Швецов И.В. Эффективность систем тепловентиляции при увеличении температуры теплоносителей. Материалы Всероссийской молодежной конфе-ренции. “Пути совершенствования работы теплоэнергетических устройств”. 28-29 мая 2012 го-да. Дальневосточный федеральный университет, г.Владивосток. С.110-114.


УДК. 656.6:658.012.011.56 БЕЛЯКОВ ВИТАЛИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ,

ТРОЦ АНДРЕЙ АНДРЕЕВИЧ Омский институт водного транспорта

[email protected]

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА ГРУЗА ПРИ ПОГРУЗОЧНО – РАЗГРУЗОЧНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ДЛЯ ТАНКЕРОВ

Беляков В.Е., Троц А.А. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА ГРУЗА ПРИ ПОГРУЗОЧНО – РАЗГРУЗОЧНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ДЛЯ ТАНКЕРОВ В статье представлена система автоматического контроля погрузо-

разгрузочных работ. Представлены данные для проверки на работоспо-собность системы.

В современном развивающемся мире автоматизация производства явля-

ется неотъемлемой составляющей развития современного общества. Воз-можность создания автоматизированных производств и систем управления технологическим процессом, обработки данных и оперативного управле-ния позволяют повысить производительность, качество, безопасность, по-высить эффективность всех звеньев производства. Данная статья раскрывает суть задачи в автоматизации, контроле и

управлении технологическим процессом погрузочно-разгрузочных работ, посредством разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления грузовыми операциями на базе SCADA-системы Trace Mode.

SCADA-система выполняет две функции, возлагаемые на нее: а) сбор данных о контролируемом технологическом процессе; б) управление технологическим процессом, реализуемое ответствен-

ными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выпол-нение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса.

Рисунок 1 - схема автоматизации функциональная

Применение автоматической системы погрузо-разгрузочных работ для

танкеров позволяет проводить работы дистанционно, выводя все необхо-димые данные на экран монитора, благодаря датчикам (давления, уровня,


температуры) можно следить за процессом удаленно. Эта система значи-тельно повысит эффективность работ и снизит экономические затраты. На рисунке 1 приведена функциональная схема автоматизированной

системы погрузо-разгрузочных работ танкера. Для расчетов была создана математическая модель автоматизированной

системы управления электроприводом задвижки, рисунок 2.

Рисунок 2 - Схема структурно - функциональная контура регулирования

электропривода задвижки

После построения математической модели, ее проверяют на работоспо-собность системы, экспериментально было выполнено моделирование сис-темы электрофицированной задвижкой, в среде Simulink программы MATLAB На рисунке 3 изображена схема АСУ электрофицированной задвижкой

собранная в пакете Simulink.

Рисунок 3 - Модель системы

Задача анализа линейных систем автоматического управления включает

в себя определение свойств системы в целом (показателей устойчивости и качества) при известных характеристиках входящих в нее звеньев. С помощью пакета Simulink программы MATLAB система была прове-

рена на устойчивость. На рисунке 4 изображен переходной процесс АСР электропривода за-

движки.

Рисунок 4 - Переходный процесс АСР электропривода задвижки


Рисунок показывает, что АСР электрифицированной задвижки без ре-гулятора, обладает следующими показателями качества регулирования: а) время переходного процесса t ПП = 1,15е+003с; б) статическая ошибка - 15%; в) перерегулирование - 0%. Теперь необходимо найти еще один показатель качества регулирования

– это запасы устойчивости АСР. Находим запасы устойчивости по критерию Найквиста. Он удобен и на-

гляден. Строим ЛАХ и ЛФХ. для разомкнутой системы. В пакете Simulink устойчивость системы по критерию Найквиста опре-

деляется с использованием пакета LTI Viewer : 1) для АФЧХ: Plot Type > Nyquist (рисунок 6); 2) для ЛЧХ: Plot Type > Bode (рисунок 5).

Рисунок 5– ЛЧХ модели Рисунок 6 – АФЧХ модели Из графика ЛАХ и ЛФХ видно, что АСР электрифицированной за-

движки насосной станции является устойчивой. После проведенных расчетов в программе «TRACE MODE 6» был раз-

работан интерфейс пользователя системы погрузо-разгрузочных работ, с помощью которого производится необходимая работа, представлен на ри-сунке 7.

Рисунок 7 – интерфейс пользователя, разработанный в «TRACE MODE»


С помощью SCADA системы TRACE MODE 6, была разработана авто-

матизированная система управления технологическим процессом. Внедре-ны средства измерения и исполнительные механизмы для увеличения точ-ности измерения груза и осуществления визуализации и диспетчеризации погрузочно – разгрузочных операций. Что значительно уменьшает потерю груза при транспортировке, погрузке и выгрузке, а, следовательно, к уве-личению экономических показателей предприятия. Список литературы 1. Клавдиев, А.А. Теория автоматического управления в примерах и задачах. Ч.I:

Учеб. пособие. – СПб: СЗТУ, 2005. - 74 с. 2. Пьявченко, Т. А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе: Учебное пособие. -

Таганрог: Изд-во Технологического института ЮФУ, 2007. - 84 с.

3. Scada-система Trace Mode http://www.adastra.ru/products/dev/scada/ . 4. Андреев, Е. Б. Scada-системы: взгляд изнутри. [Текст]/Куцевич Н. А., Синенко О.

В., - М.: Издательство «РТСофт», 2004. – 176 с.

БЕРЕЗИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ, ФАДЕЕВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ИСАКОВА АНАСТАСИЯ РОМАНОВНА ГОРОХОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет [email protected]

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ШТАМПОВАННОЙ ПОКОВКИ Березин Н.А., Фадеев А.А., Исакова А.Р., Горохов А.А. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШТАМПОВАННОЙ ПОКОВКИ В данной работе мы пытаемся обосновать практический выбор рацио-

нальной заготовки на специализированном оборудовании (радиально-обжимных машинах, высокоскоростных молотах, горизонтально-ковочных машинах, и т.д.) исходя из данных габаритов детали, ее мате-риала и годовой программы выпуска.

Под выбором способа горячей объемной штамповки (ГОШ) понимается

определение рационального способа штамповки для заданных исходных условий и параметров без сравнительных экономических расчетов. При этом выбранный способ должен обеспечивать в полной мере или частично выполнение следующих основных условий:

1) Заготовка (поковка) по своим качественным показателям должна со-ответствовать требованиям нормативно-технической документации.

2) Поковка должна иметь минимально возможные припуски и напуски, относительно высокий коэффициент весовой точности.


Объемная штамповка по сравнению с ковкой имеет следующие пре-имущества:

- возможность изготовления поковок более сложной формы с высоким качеством поверхности;

- меньше допуски на размеры и снижение припусков на механическую обработку в 2-3 раз;

- повышение производительности труда. К недостаткам штамповки относятся: - ограничение по массе получаемых поковок; - дополнительный отход металла в облой при штамповке в открытых

штампах, достигающий 10…30% от массы поковки; - более высокие силы деформирования; - штампы более сложные и дорогие, чем универсальный инструмент для

ковки. Основными этапами проектирования стальной штампованной заготовки

являются: - анализ чертежа детали с точки зрения технологичности её конструкции; - выбор способов нагрева и штамповки, типа нагревательного и штампо-вочного оборудования, места и конфигурации поверхности разъёма штам-па; - установление конструктивных характеристик поковки согласно ГОСТ 7505-89; - установление припусков на механическую обработку;

- расчёт номинальных линейных размеров поковки и установление ми-нимальной величины радиусов закругления наружных углов;

- расчёт номинальной массы поковки; - проверка влияния номинальной массы поковки на ранее установленные

степень её сложности и исходный индекс; - установление допускаемых отклонений линейных размеров, радиусов

закругления, допусков формы и расположения поверхностей поковки; - расчёт массы и размеров исходной заготовки (прутка), коэффициента

использования металла; - формулирование технических требований на изготовление и приёмку

поковки; - разработка и оформление графического документа на поковку в соот-ветствии с ГОСТ 3.1126-88. В качестве материала используем сталь 45 ГОСТ 1050-74, которая мак-

симально хорошо подходит для валов, как распределительных, так и ко-ленчатых, бандажей, шпинделей, цилиндров, самых различных форм и ви-дов кулачков и так далее. Иными словами, для всех устройств и приборов, которым необходима максимальная прочность, износоустойчивостью и надежностью. По химическому составу сталь 45 содержит: марганец, медь, никель, хром, мышьяк, фосфор и другие элементы. Что касается механиче-


ских свойств, сталь 45 выдерживает большие перепады температур, все-возможные климатические воздействия и изменения. Сталь 45 легко про-ходит температурные испытания в диапазоне 200 - 600°C.

Масса детали считается по формуле , где плотность мате-риала детали. Для определения материала детали разбиваем ее на элемен-

тарные геометрические фигуры и определяем их объем по формуле:

Исходные формулы для расчета: 1. Определяем расчетную массу: Gп.р =Gд*Kр 2. Класс точности поковки группу стали 3. Находим значения dф и hф 4. Масса цилиндра определенная по формуле Gф=1/4*pi*dф2*hф*Ro 5. Получаем отношение Gп.р /Gф, и на его основе выбираем степень

сложности поковки 6. Определяем конфигурацию поверхности разъема штампа 7. На основе справочных данных выбираем сходный индекс поковки. 8. Определяем дополнительные припуски и штамповочные уклоны. Список литературы: 1. Биллигман И. Высадка и штамповка: Пер. с нем. М.: Машгиз, 1960. 467с. 2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлур-

гия, 1976. 420 с. 3. Ковка и штамповка: Справочник; В 4-х т./ Ред. Совет: Е.И. Семенов и др. М.: Ма-

шиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка; Под ред. Е.И. Семенова. 592с. 4. Подсистема автоматизированного расчета режимов резания при фрезеровании в

CAD/CAM системах сборного металлорежущего инструмента, С.Г. Емельянов, А.А. Горохов,//Тезисы доклада, Новосибирск, ГНУ, студенческая и аспирантская конферен-ция, март, 1998 г.

5. Анализ технологического процесса изготовления детали «СТАКАН 060-09» Березин Н.А., Горохов А.А., В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, Сборник научных трудов XI-ой Междуна-родной научно-практической конференции: в 4 томах. Ответственный редактор Горо-хов А.А.. Курск, 2014. С. 245-249.

6. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении, Агеева Е.В., Го-рохов А.А., Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.


УДК 621.74 ГАВАРИЕВА КСЕНИЯ НИКОЛАЕВНА ПАНКРАТОВ ДМИТРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ ГАВАРИЕВ РЕНАТ ВИЛЬСОРОВИЧ

Набережночелнинский институт КФУ г. Набережные Челны, Набережночелнинский филиал

Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева-КАИ (НЧФ КНИТУ-КАИ) г. Набережные Челны

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС ЛИТЬЯ

ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ Гавариева К.Н., Панкратов Д.Л., Гавариев Р.В. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ

В статье рассматриваются составляющие теплового баланса процес-

са литья под давлением. Исследована возможность уменьшения влияния температурных воздействий на материал пресс-формы за счет использо-вания многофункциональных покрытий, нанесенных методом катодно-ионной бомбардировки (методом КИБ). На основе экспериментальных данных выявлен состав покрытия, в наибольшей степени увеличивающего эксплуатационную стойкость пресс-форм для литья под давлением цин-ковых сплавов. Ключевые слова: Тепловой баланс, литье под давлением, пресс-форма,

эксплуатационная стойкость, цинковые сплавы. При конструировании пресс-формы для литья под давлением, важным

вопросом является обеспечение предварительной операции нагрева или охлаждения пресс-формы. Данное действие позволяет получить наилуч-шие начальные условия для взаимодействия расплавленного металла с пресс-формой, что, в конечном счете, дает повышение качества получае-мых отливок, и также увеличивает срок службы пресс-формы. Решение данного вопроса возможно только за счет точного определения состав-ляющих уравнения теплового баланса. При этом необходимо учитывать все факторы, которые прямым или косвенным способом могут влиять на составляющие теплового баланса. В общем случае, при установившемся тепловом режиме существует две

составляющие теплового баланса пресс-формы, одна из них ïQ – подводи-мое тепло и îQ - отводимое тепло. Равенство данных величин и определя-ет тепловой баланс между пресс-формой и отливкой. Решение данного уравнения позволяет определить необходимость предварительного охлаж-дения или подогрева пресс-формы. Подводимое тепло с достаточной точ-ностью можно рассчитать по известной методике [1]:

троткрперп QQQQQ , где перQ - теплота перегрева металла;


êðQ - теплота кристаллизации; êðQ - теплота твердой отливки; крQ - теплота трения. При этом теплота трения и теплота перегрева суммарно составляют

примерно 12% полного значения количества подводимого тепла. Расчет отводимого тепла является непростой задачей, так как в пресс-

форме имеется множество зазоров. Тем не менее, отводимое тепло пресс-формой в окружающую среду состоит из двух основных составляющих. Одна из них ТQ - это тепло отводимое от закрытой пресс-формы через бо-ковые поверхности, другая РQ – это отводимое тепло с формообразующей поверхности в раскрытом состоянии пресс-формы. То есть, в конечном счете, отводимое тепло можно рассчитать по следующей формуле:

РТо QQQ ; Стоит также отметить, что тепло отводимое в окружающую среду со-

ставляет около 3% от всего отводимого тепла в пресс-форме. Основным фактором, определяющим величину составляющих подводи-

мого и отводимого тепла, является материал пресс-формы, существенно изменить влияние которого, практически невозможно. Однако, существует способы, которые позволяют частично изменить составляющие теплового баланса. Одним из них является использование различных смазок, позво-ляющих значительно уменьшить температуру рабочей поверхности. Дан-ные смазки могут быть жидкими, порошкообразными или же смесью жид-кости и порошка. Их применение заключается в том, что через определен-ное количество циклов смазка наносится на рабочую поверхность. Однако, существенным недостатком использования подобных смазок является то, что они смываются с острых кромок и углов, к тому же разрушение пресс-форм начинается именно с острых кромок и углов на формообразующих поверхностях. Помимо этого, для указанных смазок даже на равномерных плоских участках, распределение температуры будет неравномерным, дан-ный момент будет зависеть от расстояния до литниковой системы. Другим важным моментом является то, что нанесение жидких смазок необходимо осуществлять циклически через небольшое количество циклов, в зависи-мости от размеров получаемой отливки. Таким образом, учитывая то, что в современном машиностроении прак-

тически все рабочие детали имеют сложную конфигурацию, то необходи-мо более совершенное решение проблемы понижения температуры кон-такта на рабочих поверхностях. Решением указанного вопроса могут по-служить покрытия, нанесенные методом физического осаждения покрытий (метод ФОП). Отличительной особенностью данного метода является возможность на-

несения покрытия практически с любым металлом в качестве основы. Это


дает возможность целенаправленного повышения заранее заданных рабо-чих характеристик поверхностного слоя, что, в конечном счете, обеспечи-вает повышение стойкости оснастки, а также качества получаемых отли-вок. Другой немаловажной особенностью покрытий, нанесенных методом ФОП, является наличие у указанных покрытий мелкозернистой плотно-упакованной структуры, которая обеспечивает повышенное сопротивление разрушению в условиях повышенных температур и напряжений. [2,3] Тепловое взаимодействие между пресс-формой и расплавленным метал-

лом после нанесения покрытия, нанесенного методом ФОП, изменяется по нескольким причинам. Одна из них обусловлена физическими свойствами покрытия, другая заключается в уменьшении коэффициента трения. Несмотря на возможность использования тугоплавких металлов в каче-

стве основы многофункционального покрытия, их толщина в 3-10 мкм на-столько мала, что использование даже такого металла, как молибден, обла-дающего повышенными тугоплавкими свойствами, не дает сколь значимо-го изменения слагаемых теплового баланса и составляет не более 0,3% от подводимого тепла [4]. Другим важным моментом для изучения вопроса влияния свойств по-

крытия на тепловой баланс является остывание пресс-формы между впры-сками расплавленного металла. Можно предположить, что между циклами покрытие должно уменьшить показатель взаимодействия между пресс-формой и окружающей средой. В свою очередь, сохранение тепла внутри пресс-формы должно уменьшить влияние на величину изменения ампли-туды в поверхностном слое, что, в конечном счете, даст увеличение пока-зателя стойкости пресс-форм. Однако, экспериментальные данные опро-вергли данную гипотезу. Разница температур для пресс-форм в раскрытом состоянии с различными покрытиями в сравнении с непокрытыми дали разницу не более, чем на 0,2%. Таким образом, единственным моментом, связанным с покрытиями, ко-

торый может существенно повлиять на тепловой баланс является измене-ние величины потока теплоты от трения между расплавленным металлом и поверхностным слоем формообразующих поверхностей за счет уменьше-ния коэффициента трения между указанными поверхностями. Величина указанного коэффициента полностью зависит от состава покрытия, и для определения оптимального из них было проведено исследование. Для сравнения были выбраны следующие составы однослойных покрытий на-несенных методом КИБ: TiN, MoN, TiCN, (Ti,Mo)N, а также в качестве сравнения с классической технологией изготовления пресс-форм были ис-следованы вкладыши с азотированной формообразующей поверхностью. Заливаемым материалом являлся ЦАМ 4-1 ГОСТ 19424-97. Определение температуры в зоне заливки расплавленного металла про-

изводилось при помощи термопар, один конец которых был связан с инди-катором, отображающим температуру, другой конец был закреплен в глу-


хих отверстиях, расположенных рядом с формообразующими поверхно-стями. Температура измерялась в нескольких точках и на различной высо-те от формообразующей поверхности. Согласно проведенным испытаниям, было выявлено, что наибольшие значения температуры соответствуют слою в 8-10 мм от формообразующих поверхностей, что подтверждается существующей теорией [5].

Рис.1 Температура пресс-формы в зависимости от состава покрытия, а – азотированная поверхность, б – TiN, в - MoN, г - TiCN, д – (Ti,Mo)N.

Наилучшие значения соответствует покрытию MoN, что объясняется

тем, что молибден является хорошей основой для смазочных материалов. Таким образом, покрытие MoN в состоянии уменьшить рабочую темпера-туру формообразующих поверхностей пресс-формы на 10-12 ºС в сравне-нии с азотированной поверхностью. Это означает, что температура подог-рева пресс-формы перед заливкой расплавленного металла будет меньше на указанные 10-12 ºС. Стоит также отметить, что среди исследуемых по-крытий наихудшие результаты показали покрытия сложные по составу, но при этом лучше, чем азотированная поверхность.

Рис.2 Общий вид зависимости количества циклов до момента разрушения

от величины температурного перепада пресс-формы.


Несмотря на то, что в качестве материала пресс-формы возможно ис-пользование различных марок сталей, а также тот момент, что температура плавления заливаемых сплавов отличается в зависимости от их составов, кривая зависимости числа термоциклов от перепада температур в материа-ле пресс-формы имеет примерно одинаковый характер и представлена на рис.2. Данная зависимость имеет нелинейный характер, и несмотря на возмож-

ные различные начальные условия процесса литья под давлением, можно сказать, что чем меньше температурный перепад в материале пресс-формы, тем больше показатель количества циклов заливки до момента разрушения формообразующих поверхностей. Таким образом, даже незна-чительное понижение температурного перепада может положительно ска-заться на показателе стойкости литейной оснастки. А в частности для про-цесса литья под давлением цинковых сплавов, отличительной особенно-стью которых является относительно небольшая температура плавления, составляющая примерно 380ºС, даже такое небольшое уменьшение макси-мальной рабочей температуры, даст значительно больший эффект нежели чем для алюминиевых или латунных сплавов. Применение износостойких покрытий, нанесенных методом ФОП, за-

ключающемся в конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности на установке «Булат 6», позволяет уменьшить температуру на формообразующих поверхностях пресс-формы. Подводимые тепловые потоки уменьшаются за счет аномально низкого ко-эффициента трения на формообразующих поверхностях, что дает умень-шение максимальной температуры нагрева материала пресс-формы. Это приводит к повышению эксплуатационной стойкости пресс-форм для ли-тья под давление, а также к повышению качества получаемых отливок. Список литературы: 1. И.И. Горюнов, Пресс-формы для литья под давлением [Текст]/ И.И. Горюнов – Л.:

Машиностроение, 1974.- 255 с. 2. Савин И.А., Исследование характеристик износостойких покрытий, наносимых на

режущие инструменты сложной формы методом катодно-ионной бомбардировки [Текст]/ И.А. Савин И.А // Заготовительные производства в машиностроении. /изд-во Машинострроение-г.Москва,2012 №9.-стр.41-44 ISSN 1684-1107

3. Савин И.А. Формирование базы данных вариантов материала режущей части ин-струмента и метода его поверхностного упрочнения [Текст] / И.А. Савин // Труды Ни-жегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева/ НГТУ им. Р.Е. Алексеева.- Нижний Новгород, 2012. №3. – С. 97-105

4. В.П. Табаков Работоспособность торцовых фрез с многослойными износостойки-ми покрытиями [Текст]/ В.П. Табаков, М.Ю. Смирнов, А.В. Циркин// Ульяновск: Ул-ГТУ, 2005-152с.

5. Д.Т. Березин Повышение эксплуатационной стойкости пресс-форм литья под дав-лением на основе анализа теплонапряженного состояния и моделирования процессов термоусталостного разрушения: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Рыбинск, 2002. 28 с.


УДК 621.74 ГАВАРИЕВА КСЕНИЯ НИКОЛАЕВНА

ПАНКРАТОВ ДМИТРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ ГАВАРИЕВ РЕНАТ ВИЛЬСОРОВИЧ

Набережночелнинский институт КФУ г. Набережные Челны, Набережночелнинский филиал Казанского национального исследовательского техни-ческого университета им. А.Н. Туполева-КАИ (НЧФ КНИТУ-КАИ) г. Набережные

Челны.

О ВОПРОСЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Гавариева К.Н., Панкратов Д.Л., Гавариев Р.В. О ВОПРОСЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Рассматривается проблема эксплуатационной стойкости пресс-форм

литья под давлением цинковых сплавов. Описаны исходные параметры эксперимента, влияющие на конечный показатель эксплуатационной стойкости. Выбраны факторы, позволяющие следить за процессами, про-исходящими в пресс-форме во время работы, а также указаны первые данные описанного эксперимента. Ключевые слова: пресс-форма, эксплуатационная стойкость пресс-

форм, литье под давлением, износостойкость, формостойкость. В условиях современной рыночной экономики одной из основных задач

машиностроения является обеспечение конкурентоспособности получае-мых отливок. Это возможно при использовании наиболее эффективных способов литья, обеспечивающих наилучшие технико-экономические по-казатели. Для изделий из цветных сплавов таким способом является литье под давлением. Однако, использование данного способа неприемлемо без учета вопроса возможной низкой эксплуатационной стойкости пресс-форм, когда количество запрессовок меньше, чем требует ГОСТ 19946-74. Проведя обзор состояния вопроса эксплуатационной стойкости пресс-

форм для литья цветных металлов [1], возникла необходимость проведения многофакторного эксперимента по выявлению зависимости эксплуатаци-онной стойкости от таких факторов как: шероховатость формообразующих поверхностей, марка стали формообразующих вкладышей, радиусы пере-ходов сопрягаемых поверхностей, вид обработки формообразующих по-верхностей. Программа экспериментов состоит из нескольких этапов и заключается

в том, что для детали «Планка запорная» отливаемой из ЦАМа (ГОСТ 21437-75) изготавливается пресс-форма со вставками в подвижном и не-подвижном вкладышах для возможности изучения поведения пресс-форм в различных условиях эксплуатации. Общее количество вставок в каждом из вкладышей – 6 единиц. Одна из

них является исходной, то есть с конечным показателем стойкости данной


вставки будут сравниваться значения стойкости остальных. Рабочие пока-затели исходной вставки: шероховатость формообразующих поверхностей – Ra 0,2 мкм, марка стали – 4Х5МФС ГОСТ 5950-73, вид поверхностной обработки – азотирование глубиной h=0,08-0,12мм, неуказанные радиус-ные переходы 0,2 мм. Остальные вставки, согласно теории факторного эксперимента [2], отличаются от исходной одним из указанных показате-лей. Таким образом, момент ввода в эксплуатацию у всех вставок будет общим, также факторы, которые меняются с каждой новой партией изго-товления деталей (температура и состав сплава, состав смазки, температу-ра охлаждения пресс-формы, настройка плоскости смыкания при установ-ке пресс-формы), будут одинаковыми для всех вставок, и по окончанию эксперимента можно будет однозначно сказать какой из исследуемых фак-торов в большей степени влияет на конечный показатель эксплуатацион-ной стойкости. Шероховатость или чистота формообразующих поверхностей прямым

образом влияет на качество поверхности получаемых отливок. Другими словами, чистота рабочей поверхности – это прямой показатель износа пресс – формы, т.е. чем больше величина шероховатости формообразую-щих поверхностей, тем больше износ. Критической величиной для данного показателя будет являться максимально допустимая шероховатость полу-чаемых отливок. Таким образом, повышение чистоты рабочих поверхно-стей, несмотря на увеличение стоимости изготовления, может существенно увеличить период эксплуатационной стойкости пресс-форм. Поэтому в од-ной из вставок данный показатель составляет Ra 0,08 мкм. Состав материала формообразующих деталей определяет способность

оснастки сопротивляться процессам, приводящим к выходу пресс-формы из строя, таким как: термическая усталость, износ, формоизменение [3]. В настоящее время существует огромное количество сплавов для изготовле-ния оснастки для литья под давлением, однако их все можно разделить на несколько групп: хромовольфрамованадиевые стали, хромомолибденова-надиевые стали, гораздо реже используются сплавы на основе тугоплавких металлов, меди, железа, никеля и кобальта. В зависимости от состава мате-риала (марки стали) рабочих деталей, выбирается конкретный метод тер-мической обработки, которая в конечном счете будет влиять на показате-ли: износостойкости, формостойкости, термостойкости. Данные показате-ли рассматриваются в комплексе, так как повышение одного из них может негативно сказаться на другом, и, в конечном счете не возыметь никакого эффекта для конечного значения стойкости пресс-формы. Поэтому при выборе конкретной марки стали стоит отталкиваться от следующих мо-ментов: температура рабочего сплава, марка отливаемого материала, нали-чие охлаждения пресс-формы, стоимость материала и т.д. Материал ис-ходной вставки 4Х5МФС относится к хромомолибденованадиевым сталям. Данная сталь обладает достаточно большим запасом пластичности Pт=510


МПа, что определяет хорошую термостойкость [3]. Температура закалки Т=1000÷20 ºС, нагрев под закалку производится в печи с нейтральной ат-мосферой до 650-750 ºС медленно, а после до 1000 ºС быстро. Окончатель-ная твердость определяется температурой отпуска, для исходной вставки она составляет Тотп.=640 ºС. Особый интерес представляет изменение ме-ханических свойств данной стали при вводе в эксплуатацию (первая тыся-ча циклов). В качестве сравнения, одна из вставок изготовлена из зарубежного ана-

лога стали 4Х5МФС – стали Bohler W300 Isobloc DIN 17350. Данная сталь содержит минимальное количество неметаллических включений, данное свойство, по заявлениям производителя, обеспечивается специальными мерами при плавке. Также, к достоинствам стоит отнести повышенную ус-тойчивость к появлению трещин разгара, высокие показатели ударной вяз-кости и теплопроводности. Однако, при всех своих неоспоримых достоин-ствах, стоимость данной стали в несколько раз больше стоимости стали 4Х5МФС, что обозначает необходимость проведения также экономическо-го сравнения данных сталей между собой. Радиусные (галтельные) переходы сопрягаемых поверхностей или кон-

центраторы напряжений являются наиболее нагруженными участками формообразующих поверхностей. Значения напряжений в данных участках весьма высоки и локализованы в малом объеме [4]. Поскольку величина напряжений галтельных переходов в зависимости от объема данного уча-стка описывается нелинейным законом, то незначительное увеличение ра-диуса перехода, даст ощутимое снижение величины напряжения на данном участке. Единственным ограничивающим фактором для повышения дан-ного показателя является требование размеров у получаемой отливки. В нашем случае возможно увеличение неуказанных радиусов с 0,2мм до 0,3мм, что и было реализовано на одной из вставок. Разрушение пресс-форм начинается с рабочих поверхностей, так как

именно они испытывают влияние всех негативных факторов (высокая тем-пература, химическая активность жидкого отливаемого сплава, напряже-ния, деформации). Однако, поверхностной обработкой формообразующих поверхностей (нанесением покрытий, насыщением поверхностного слоя определенным элементом) можно уменьшить влияние практически любо-го негативного фактора. Также к положительным моментам следует отне-сти то, что чистота до и после обработки остается неизменной, т.е. не тре-буется дополнительной механической обработки поверхности. Следует знать, что некоторые способы поверхностной обработки могут нести и от-рицательные эффекты, например, используемое в исходной вставке азоти-рование увеличивает износостойкость формообразующих поверхностей, однако при этом уменьшается пластичность материала, что в свою оче-редь уменьшает сопротивление термической усталости и сетка разгара на такой поверхности может появиться гораздо быстрее, чем на не азотиро-


ванной [4]. Поэтому для выбора покрытия необходимо определить условия работы пресс-формы. Учитывая материал исследуемой детали, (ЦАМ) можно сказать, что температура жидкого сплава относительно невысока 380ºС, поэтому наиболее важными параметрами являются износостойкость и формостойкость. Данным требованиям соответствует многослойное по-крытие на основе молибдена, нанесенное методом катодно-ионной бом-бардировки [5]. Поскольку конечным результатом любой технологии является получае-

мая деталь, то в эксперименте именно получаемая отливка являлась глав-ным критерием годности или негодности пресс-формы к эксплуатации. Для выявления закономерностей развития каких-либо дефектов также ре-гистрировались значения шероховатости, геометрических размеров, цело-стности формообразующих поверхностей.

B результате первого этапа описанного эксперимента (50 000 деталей) выявлена разница между испытываемыми вставками (разница рабочих па-раметров составляет 10-12%). Кроме того, с увеличением количества цик-лов разница станет более заметной, что позволит сделать выводы, на осно-ве которых можно будет дать конкретные рекомендации по повышению эксплуатационной стойкости пресс-форм литья под давлением цинковых сплавов. Список литературы: 1. Гавариев, Р.В., Савин, И.А. Особенности проектирования технологической осна-

стки для получения отливок сплавов цветных металлов [Текст] / Р.В. Гавариев, И.А. Савин // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. – 2012. - №4, вып. 2 – С. 41-43.

2. Красовский, Г.И. Планирование эксперимента [Текст] / Г.И. Красовский, Г.Ф. Филаретов Планирование эксперимента. — Минск: изд-во БГУ, 1982. — 302 с.

3. Горюнов, И.И. Пресс-формы для литья под давлением [Текст]/ И.И. Горюнов – Л.: Машиностроение, 1974.- 255 с.

4. Березин, Д.Т. Повышение эксплуатационной стойкости пресс-форм литья под давлением на основе анализа теплонапряженного состояния и моделирования процес-сов термоусталостного разрушения [Текст]: дис…. канд. техн. наук: 05.16.04/ Березин Дмитрий Тимофеевич. – Рыбинск, 2002.- 228с.

5. Савин, И.А. Исследование характеристик износостойких покрытий, наносимых на режущие инструменты сложной формы методом катодно-ионной бомбардировки [Текст] / И.А. Савин // Заготовительные производства в машиностроении. – 2012. - №9. – С. 41-44.


УДК:519(072) ГАНИЕВА Н.А.

Узбекистан, Самаркандский филиал Ташкентского университета Информационных Технологий

[email protected]

АЛГОРИТМ АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОСТАВНОМ ГАЗОПРОВОДЕ

Ганиева Н.А. АЛГОРИТМ АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОСТАВНОМ ГАЗОПРОВОДЕ

В работе поставлена и решается задача исследования алгоритма ана-

лиза и оценки расчета течения газа в составном газопроводе. При этом изучены и приняты положения и подходы, изложенные в источниках, при-веденных в ссылках текста работы. Вычислительный эксперимент бази-руется на примере движения потока целевого продукта в одном из линей-ных участков составного газопровода.

Составные газопроводы, как сложные технические системы управления,

являются объектами магистральных трубопроводов. Следует отметить, что магистральный трубопровод, как объект управления, обусловлен рабо-

чими элементами, представленными в виде следующих комплексов соору-жений [1]:

– подводящих трубопроводов, связывающих отводы и подводы веток составного газопровода с головными сооружениями магистрального тру-бопровода;

– головной компрессорной станции, предназначенной для распределе-ния потока газа по магистральному трубопроводу;

– промежуточных газораспределительных установок; – линейных сооружений трубопровода. К ним относятся собственно

трубопровод, линейные колодцы на трассе, станции катодной и протектор-ной защиты, дренажные установки, а так же переходы через водные пре-пятствия, железные и автогужевые дороги. Основным базовым рабочим элементом составного газопровода явля-

ется собственно трубопровод, который сооружается на базе соответст-вующих технических требований. К ним относятся глубина заложения трубопровода, определяющаяся в зависимости от климатических и геоло-гических условий. В соответствии с техническими требованиями, на трассе с интервалом

10 – 30 км, в зависимости от рельефа, устанавливают линейные задвижки, необходимые для перекрытия участков трубопровода в случае аварии. Промежуточные станции размещаются по трассе трубопровода после оценки гидравлических расчетов.


В качестве примера в работе рассматривается один из линейных участ-ков составного газопровода между двумя промежуточными станциями, схема которого приведена на рис.1.

РН РК

D L Рис.1.Схема линейного участка составного газопровода между двумя

промежуточными станциями. Дано: D = 1,14 [м] – диаметр трубы К э = 0,001 [м] – шероховатость трубы Рн = 3,7 106 [кг/мс2] – давление L = 300 [м] – длина участка составного газопровода Т = 293К – температура потока газа в окружающей среде При вычислительном эксперименте были приняты следующие допуще-

ния: - процесс потокораспределения целевого продукта стационарный и с распределенными параметрами; - трубопровод не имеет отводов; - трубопровод не имеет перепадов по высоте; - движение газа в трубопроводе ламинарное; - процесс изотермический. При формировании математической модели линейного участка состав-

ного газопровода были использованы известные подходы и положения [1,2]. В соответствии с этим были оценены закон сохранения массы, а так же закон сохранения количества движения. Закон сохранения массы гласит: масса любой части материальной сис-

темы, находящейся в движении, не зависит от времени и является величи-ной постоянной [2]. Поскольку скорость изменения постоянной величины равна нулю, полная производная по времени от массы любой части рас-сматриваемой системы будет так же равна нулю. Математически это за-пишется так:

0)( dVxdtd

(1) где (х) – плотность вещества

х = (х1, х2, х3) – координаты точки - произвольный объем системы dV – дифференциал объема (dV = dx1 + dx2 + dx3)

S1 S2


Это уравнение в [2] названо интегральной формой закона сохранения массы. Согласно закону сохранения количества движения скорость изменения

количества движения любой части материальной системы, находящейся в движении, равна сумме всех внешних сил. Математическая модель этого закона представляется в виде:

FdVUdtd )(

(1) где

S

SV dSFdVFF (2)

Fv – силы, обусловленные силовыми полями Fs – силы, действующие на единицу поверхности. Вычислительный эксперимент, проведенный на базе экспериментальных

производственных данных и данных справочного материала показал дос-таточную сходимость результатов расчетов. Это позволяет судить о целе-сообразности использования численных методов и метода многофакторно-го дисперсионного анализа. Список литературы 1. Ионин А.А. Газоснабжение.-М.:Стройиздат, 1989.-439с. 2..Б.Э.Юлдашев, И.К.Хужаев Усовершенствованные модели и методы расчета тру-

бопроводного транспорта реальных газов. Ташкент: Fan va texnologiya, 2013.-151с.

УДК 621.7 ЖЕРДЕВА НАТАЛИЯ ДМИТРИЕВНА, КРУГОВЫХ КРИСТИНА ВАДИМОВНА, РЫШКОВ ДМИТРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

Научный руководитель: СЕЛЕЗНЁВ ЮРИЙ НИКИТОВИЧ Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет

[email protected], [email protected], [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ СВЁРЛ, УПРОЧНЁННЫХ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ

Жердева Н.Д., Круговых К.В., Рышков Д.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ СВЁРЛ, УПРОЧНЁННЫХ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ

Качество контактирующих поверхностей деталей машин является одним из определяющих факторов обеспечения требуемых эксплуатационных свойств их соединений, в частности износостойкости и контактной жест-кости. Одним из технологических решений является упрочнение поверхност-

ного слоя изделия за счёт изменения его структуры. Упрочнение поверх-ности может быть достигнуто различными методами, одним из которых является лазерное упрочнение.


Физико-механические свойства поверхностных слоев, упрочненных ла-зерным излучением, связаны с высокими скоростями нагрева и охлажде-ния. Упрочнение материалов лазерным излучением основано на локаль-ном нагреве участка поверхности под воздействием излучения и после-дующем охлаждении этого поверхностного участка с высокой скоростью в результате теплоотвода тепла во внутренние слои металла [1]. Эти усло-вия обеспечивают высокие скорости нагрева и охлаждения обрабатывае-мых поверхностных участков. В результате специфических тепловых про-цессов на поверхности обрабатываемых деталей возникает мелкодис-персная приповерхностная структура. Указанные особенности делают возможным непосредственное и эффек-

тивное использование лазеров для обработки материалов, в частности - для поверхностного упрочнения, повышающего долговечность и износо-стойкость деталей, технологической оснастки и режущего инструмента. При импульсном воздействии на металлы лазерного луча (рисунок 1)

основным механизмом воздействия является тепловой. Глубина проник-новения света в металл составляет 0,1-1мкм; в этом слое кванты света по-глощаются электронами проводимости, которые рассеивают поглощенную энергию на тепловых колебаниях решетки. В результате начинается нагре-вание металла, а при определённых условиях и его разрушение [2].

Рис. 1. Схема воздействия лазерного луча на металл Важными характеристиками стадии нагрева является распределение

температуры в среде, размер прогретой зоны, пороги начала разрушения, скорость нагрева. Применение лазеров для упрочнения основано на пред-ставлении о том, что рост температуры в объёме металла приводит к фазо-вому переходу в твёрдом состоянии, вследствие чего меняются поверхно-стные свойства материала [3]. После окончания действия импульса по-верхность инструмента остывает, причем тепло распространяется преиму-


щественно вглубь. Таким образом, температура внутренних слоёв некото-рое время продолжает расти, что приводит к дальнейшему росту глубины закалённого слоя. Эта стадия является весьма существенной для формиро-вания окончательных размеров зоны фазового перехода. Рекомендуется обработка материалов в защитной среде (аргон, азот), что

исключает окисление и появление областей с пониженной микротвёрдо-стью. При этом глубина зоны закалки оказывается на 15-20мкм меньше, чем на воздухе. Зависимость глубины упрочнённого слоя h от плотности энергии для стали Р6М5 представлена в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость глубины упрочнённого слоя h

от плотности энергии для стали Р6М5 Плотность энергии, дж/мм2

2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4

h, мкм 26-45

45-70

57-82

65-90

72-100

80-108

85-112

90-120

92-125

95-128

96-130

Для каждого угла заострения режущей кромки инструмента можно по-

добрать режим термообработки, при котором не происходит оплавление режущих кромок , а глубина упрочнённого слоя и его микротвёрдость дос-тигают максимума. Зависимость энергии и глубины упрочнения для стали Р6М5 представлена в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость энергии и глубины упрочнения для стали Р6М5 Угол заостре-

ния δ, град 35о 40 о 50 о 60 о 70 о 80 о 90 о

Eопт, Дж 14 15 17 19 24 27 32 h, мкм 65 53 57 52 47 43 40 Образцы обрабатывались лучом лазера по кромке в среде аргона (давл.

0,25 атм.) диаметр пятна - 4мм, коэффициент перекрытия - 0,5. Для поверхностей с исходной шероховатостью Ra 2,5-0,16мкм критиче-

ская энергия перед оплавлением материала примерно 31-32Дж. Каждое снижение чистоты на 1 класс требует повышения энергии на 2Дж. В результате лазерной обработки образуется зона термического влияния,

состоящая из упрочнённого и переходного слоёв. Характерная особен-ность: слабая травимость и высокая микротвёрдость HRC 64-68 для зака-лённых и HRC 60-62 для отожжённых сталей. Для упрочнения сверла использовалась установка «Квант -16» с лазером

на стекле с неодимом: Основные параметры установки: длина волны излучения - 1,06мкм;


энергия излучения в импульсе - до 60Дж; длительность импульса - 6-7мс; частота импульсов - до 30 в мин; диаметр светового пятна - 2-5мм. Упрочнялись свёрла из стали Р6М5. Упрочнение проводилось по перед-

ней поверхности на длине 20мм от вершины. Сравнительные эксперименты проводились для свёрл диаметром 5мм с

двойной заточкой (α1=10о; α2=20о; 2φ=118о) на вертикально-сверлильном станке модели 2А125. Сверление Cтали 45 без охлаждения проводилось до полной потери

сверлами режущих свойств. Режимы обработки: n=360 об/мин; v=10.3 м/мин; S=0,1мм/об. Вылет свёрл 125 мм. Результаты для неупрочнённых и упрочнённых свёрл представлены в

таблицах 3 и 4:

Таблица 3. Значения стойкости для неупрочнённых свёрл.

Вычислим среднюю стойкость:

Σ 2024

50,5

Найдём дисперсия: 97,7

Узнаем среднестатистическую ошибку: 9,9с

Крайнее значение Тi (40с и 62с) проверяем на принадлежность к ге-неральной совокупности по r-критерию:

| |1

Где r1=1.22; r2=1.34; Табличное значение rα=0.95=1.69. Так как r1<rтабл, r2< rтабл, то крайние зна-

чения стойкости не являются ошибками эксперимента.

Таблица 4. Значения стойкости для неупрочнённых свёрл.

№ Тi (Ti – T)2

1 45 30.25 2 55 20.25 3 62 132.25 4 40 110.25 Σ 202 293


Σ105.5

Σ1

269

16,4

r – критерий для крайних значений стойкости: r1=1,32; r2=157; rα=0,95=2,29; r1<rтабл; r2< rтабл [4], следовательно, все значения Ti можно принимать к расчету. Проверка однородности дисперсий по критерию Фишера:

больш

меньш2,75

Табличное значение F0,05 при k1=9 и k2=3: 8,8. F<Fтабл [4], следовательно, гипотеза об однородности дисперсий принимается. Оценка различий меж-ду Т1 и Т2 по коэффициенту Стьюдента:

| |

∙ ∗∙

∙ 25,8

Табличное значение вероятности | | при числе степеней свобо-

ды k1=n1+n2-2=12 стремится к нулю, следовательно, различия между и можно признать значимыми, т.е. увеличение стойкости достигнуто

за счет упрочнения свёрл, а не является следствием статического разброса. Таким образом, при сверлении Стали 45 без охлаждения стойкость свер-

ла после упрочнения увеличивается приблизительно в 2 раза. Список литературы 1. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение,

1984. 304с. 2. Коваленко В.С. , Головко Л.Ф., Меркулов Г.В. и др. Упрочнение деталей лучом

лазера. Киев.: Технжа, 1981.132с.

№ (Ti – T)2 1 120 210,25 2 105 0,25 3 130 600,25 4 90 240,25 5 95 110,25 6 130 600,25 7 105 0,25 8 85 420,25 9 105 0,25 10 90 240,25 Σ 1055 2422,5


3. Рэди Дж. Промышленные применения лазеров. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.638 с. 4. В.Е. Гмурман. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш.

Шк. 2008. 5. Анализ технологического процесса изготовления детали «СТАКАН 060-09»

Березин Н.А., Горохов А.А., В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, Сборник научных трудов XI-ой Междуна-родной научно-практической конференции: в 4 томах. Ответственный редактор Горо-хов А.А.. Курск, 2014. С. 245-249.

6. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении, Агеева Е.В., Горохов А.А., Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.

7. Определение размеров остаточных слоев при фрезеровании сборными дисковы-ми фрезами, С.Г. Емельянов, А.А. Горохов, В.В. Куц,//тезисы доклада, I Всероссийская научно-техническая конференция «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве», тезисы доклада, Нижегородский государственный технический уни-верситет, 3-4 февраля 1999 г.

УДК 621.02.001.63 ЗУБКОВА ОКСАНА СЕРГЕЕВНА,

ИСАКОВА АНАСТАСИЯ РОМАНОВНА, БЕРЕЗИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет e.mail: [email protected] [email protected] [email protected]

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХВОСТОВОЙ ЧАСТИ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА И ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В САD/CAM/САЕ

СИСТЕМЕ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА Зубкова О.С., Исакова А.Р., Березин Н.А. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХВОСТОВОЙ ЧАСТИ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА И ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В САD/CAM/САЕ СИСТЕМЕ СБОРНОГО ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА

В докладе рассматриваются вопросы проектирования рабочей части в рамках создания CAD/CAM/CAE системе сборных осевых инструментов. Приведены основные математические зависимости расчета формы исхо-дя из заданных конструктивных параметров.

Вопрос проектирования сборного осевого инструмента решается в рам-

ках создания системы автоматизированного проектирования и изготовле-ния осевого инструмента, оснащенного СМП, и включает в себя несколько последовательно решаемых задач. Подробное описание этапов проектиро-вания приведено в работе [1]. При разработке модулей конструкции основой служит графовая модель

проектирования конкретной конструкции сборного осевого инструмента. Данную конструкцию можно представить в виде совокупности отдельных модулей, каждый из которых так же может быть разделен на модули или элементы более низкого уровня. При этом разбиение может вестись до элементарных поверхностей, каждая из которых, взятая в отдельности, ма-


тематически описывается в собственной системе координат. Узлами графа в этом случае являются системы координат элементов. Эти поверхности ориентируются относительно друг друга и связь между системами коорди-нат определяется матрицами перехода, которые являются дугами графа и задаются непосредственно или рассчитываются. При внесении изменений в эти матрицы, будут изменяться конструкции инструмента. Примеры раз-работки некоторых модулей конструкций сборного осевого инструмента представлены в работах [2], [3]. Наиболее распространённые типы хвостовиков для зенкеров и сверл: 1. Хвостовик сверла с четырёхгранным хвостовиком. Современные

трёхкулачковые патроны, устанавливаемые на большинстве выпускаемых дрелей, не могут надёжно зажать такое сверло и не могут его центриро-вать. Преимуществами такого типа хвостовиков является простота изго-товления кузнечным способом, устойчивость к прокручиванию.

Рис. 1 Сверло с четырехгранным хвостовиком

2. Сверло с цилиндрическим хвостовиком. Недостатком такого типа

свёрл является возможность передачи относительно небольшого крутяще-го момента из-за проскальзывания сверла.

Рис. 2 Сверло с цилиндрическим хвостовиком 3. Шестигранный хвостовик. Фирмы Festool и Protool выпускают свёр-

ла с шестигранными хвостовиками особой разновидности, которые схожи по геометрическим размерам, но имеют слегка скруглённые грани (свёрла Centrotec). Такое сверло можно вставить как в держатель Centrotec, так и в обычный держатель, но обычные сверла не входят в держатель Centrotec. Использование свёрл Centrotec уменьшает общий недостаток свёрл с шес-тигранным хвостовиком — меньшую точность при использовании не ку-лачкового патрона, а держателя 1/4 дюйма.


Рис. 3 Сверло с шестигранным хвостовиком

4. Хвостовики SDS (нем. Stecken – Drehen – Sichern — «вставить», «по-

вернуть» и «закрепить», в англоязычных странах расшифровывается как англ. Special Direct System — «специальная направляющая система») были разработаны фирмой Bosch для быстрой смены буров в строительных пер-фораторах. В свою очередь существует пять разновидностей таких хвосто-виков, подробнее с которыми можно ознакомиться в каталогах фирмы [4].

Рис. 4 Сверло с хвостовиком типа SDS

5. Трёхгранный хвостовик. Свёрла с хвостовиками такого типа могут

зажиматься в стандартные трёхкулачковые патроны и имеют то преиму-щество, что позволяют передавать большие крутящие моменты из-за стой-кости к проворачиванию.

Рис. 5 Сверло с трехгранным хвостовиком

6. Конический хвостовик инструмента. Он предназначен для быстрой

смены инструмента с высокой точностью центрирования и надёжностью крепления. Существует много стандартов на различные конусы, разли-чающиеся по конусности и исполнению, но наиболее распространенным


Конус Морзе 4 ГОСТ 25557-82

Morse Taper

видом является конус Морзе — одно из самых широко применяемых креп-лений инструмента.

Рис. 6 Сверло с коническим хвостовиком (конус Морзе)

Разработка модулей проектирования может вестись по двум направле-

ниям. Для первого характерна разработка базовых моделей с максимальным

числом переменных конструктивных параметров. Примером такого подхо-да может служить разработка цилиндрического хвостовика, профиль кото-рого показан на рис. 7. Сам хвостовик представляет собой тело вращения, на котором в ряде случаев могут быть выполнены дополнительные по-верхности. Конструктивные параметры хвостовой части 1…15 задаются конструк-

тором и заносятся в массив KX[…]. При этом должно соблюдаться усло-вие:

]6[KX]5[KX]4[KX]3[KX Матрица установки хвостовой части относительно рабочей равна:

)0 , ,0 ,0 ,0 ,L(MM 2D1D , где L – длина инструмента. Для корпуса инструмента необходимым условием является

L2/]3[KRtg]1[KrDfl]2[KR]10[KX]3[KX

Рис. 7 Конструктивные параметры хвостовой части

1 2

3

4 5

6х7

8х910

11

12

13

14 15

Dfl12DX

12DY


Работа по второму направлению заключается в создании библиотеки хвостовых частей различных типов с указанием только главных конструк-тивных параметров. Для примера, рассмотренного выше, это диаметр KX[1] и длина KX[3]. Остальные конструктивные параметры выбираются автоматически и не могут быть изменены пользователем. Учитывая стан-дартизацию шпинделей станков и оснастки, а так же удобство пользовате-ля работы по второму направлению представляются наиболее перспектив-ными. Список литературы: 1. Современные инструментальные системы, информационные технологии и инно-

вации [Текст]: материалы III Международной научно-технической конференции: в 2 ч. Ч. 1 / редкол.: Е. И. Яцун [и др.]; Курск. Гос. Ун-т. Курск, 2005. 288 с.

2. Особенности разработки библиотеки модулей при проектировании корпусов сборных осевых инструментов. Труды VI международной научно-технической конфе-ренции. г. Харьков, 2002, с 117-119

3. Проектирование стружечных канавок в СAD/CAM/CAE системе сборных осевых инструментов. Труды I международной научно-технической конференции. «Современ-ные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» КГТУ, Курск, 2003.

4. Каталог Bosch 2009/2010/ Раздел «Профессиональные инструменты для сверления и долбления»

5. А.Г.Косилова, Р.К.Мещерякова. Справочник технолога-машиностроителя Т. 2. М., 1985г. 314 с

6. С. И. Богодухов, А. Г. Схиртладзе. Технологические процессы в машиностроении. Изд. «Машиностроение», 2009. 624 с.

7. Анализ технологического процесса изготовления детали «ВАЛ СЕКТОРНЫЙ», Березин Н.А., Фадеев А.А., Горохов А.А., В сборнике: ИННОВАЦИИ, КАЧЕСТВО И СЕРВИС В ТЕХНИКЕ И ТЕХНОЛОГИЯХ Сборник научных трудов 4-ой Междуна-родной научно-практической конференции (4-5 июня 2014 года). В 3-х томах, Том 1. отв. ред. Горохов А.А.. Курск, 2014. С. 82-85.

8. Горохов А.А., Егунов А.И., Гвоздев Д.И. Применение лазеров в современной промышленности, Современные инструментальные системы, информационные техноло-гии и инновации: материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Ч.2 /. Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2011. -С. 69-75


УДК 61.35.29 ИЛЛАРИОНОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ,

САФАЕВА ДИАНА РАДИКОВНА, ТИТОВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА,

МАЙДАН ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Россия, Самарский государственный технический университет

[email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НАНОПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ ПО АЗИДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СВС

Илларионов А.Ю., Сафаева Д. Р., Титова Ю.В., Майдан Д.А. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НАНОПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ ПО АЗИДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СВС

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследо-ваний условий получения нанопорошка карбида кремния из смеси «гексаф-торсиликат аммония – азид натрия» по азидной технологии самораспро-страняющегося высокотемпературного синтеза.

Материалы, получаемые из карбида кремния, благодаря высоким тепло-

проводности и твердость, низкому коэффициенту термического расшире-ния, высокой механической прочности, нашли широкое применение в чер-ной и цветной металлургия, электронике и металлообработке. Традиционно карбид кремния получают взаимодействием кремния и его

соединений с углеродом, осаждением из газовой фазы, золь-гель методом и самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС). Ниже представлено уравнение получения карбида кремния по азидной техноло-гии СВС:

14Si + 6NaN3 + (NH4)2SiF6 + хC = хSiC + 6NaF + 4H2 + (15 – х)/3Si3N4 + 2х/3N2 Содержание углерода (x) варьировали от 3 до 15 молей. Пятнадцать мо-

лей – стехиометрическое содержание углерода в исходной шихте, при ко-тором не образуется нитрид кремния, а продукты горения содержат только целевой карбид кремния. Целью данной работы являлось исследование возможности получения и

определение условий синтеза карбида кремния методом самораспростра-няющегося высокотемпературного синтеза в условиях лабораторного реак-тора с применением галоидных солей и неорганических азидов. До начала экспериментальных исследований был проведен термодина-

мический расчет горения смесей СВС-Аз, предназначенных для синтеза карбида кремния. Расчет проводился с помощью компьютерной програм-мы «Thermo», разработанной в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук в г. Черноголовка. Результаты расчета показали, что адиабатические температуры горения не всех предложенных систем достаточны для образования карбида кремния. Отрицательные значения энтальпии реакции говорят о том, что реакции


идет с выделением тепла. Это является необходимым условием протекания процесса СВС. Экспериментальная часть работы сводилась к проведению синтеза кар-

бида кремния на лабораторной установке СВС. Схема установки и методи-ка проведения синтеза подробно описаны в работах [1, 2]. Условия проведения экспериментов при сжигании всех систем были

следующие: давление азота в реакторе составляло 4 МПа, диаметр образца – 30 мм, относительная плотность 0,4 (насыпная). Температура горения смеси «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 3C» составля-

ла 1930 °С, скорость горения – 0,53 см/с. Результаты рентгенофазового и микроструктурного анализов представлены на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Результаты РФА продуктов, синтезированных

из шихты «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 3C» Из рентгенограммы видно, что продукты горения состоят их 4 фаз: кар-

бид кремния (β-SiC), нитрида кремния (α-Si3N4), нитрида кремния (β-Si3N4), фторида натрия (NaF). Побочный продукт – фторид натрия легко удаляется путем промывки в дистиллированной воде. На рисунке 2 представлена топография поверхности продуктов горения

смеси «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 3C».

а) б)

Рис. 2. Топография поверхности продукта, синтезированного из шихты «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 3C»:

а) – увеличение 5000; б) – увеличение 10000 с указанием размера частиц


На фотографиях микроструктуры видны волокна нитрида кремния диа-

метром от 100 до 300 нм, покрытые фторидом натрия. Далее представлены результаты исследования продуктов горения смеси,

содержащей 9 молей углерода – «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 9C» (рис. 3, 4). Температура горения смеси составляла 1645 °С, скорость горения – 0,38 см/с.


из шихты «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 9C» Из рентгенограммы видно, что в результате горения данной смеси обра-

зуется также 4 фазы: карбид кремния (β-SiC), нитрида кремния (α-Si3N4), нитрида кремния (β-Si3N4), фторида натрия (NaF).

а) б)


а) – увеличение 20000; б) – увеличение 50000 с указанием размера час-тиц

Морфология частиц представляет собой волокна нитрида кремния, сфе-

рические частицы карбида кремния и частицы неправильной формы фто-рида натрия. Следует отметить, что сферических частиц становится боль-ше.


Далее представлены результаты исследования продуктов горения смеси, содержащей 15 молей углерода – «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 15C» (рис. 5, 6). Температура горения смеси составляла 1280 °С, скорость горения – 0,24 см/с. Из рентгенограммы (рис. 5) видно, что в результате горения данной сме-

си образуется 4 фазы: карбид кремния (β-SiC), нитрида кремния (α-Si3N4), нитрида кремния (β-Si3N4), фторида натрия (NaF).


из шихты «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 15C»

а) б)


а) – увеличение 1000; б) – увеличение 50000 с указанием размера частиц Морфология частиц представляет собой сферические частицы карбида

кремния и частицы неправильной формы фторида натрия. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том,

что оптимальной системой для синтеза карбида кремния из числа предло-женных является система «14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 + 15C». Карбид кремния представляет собой частицы сферической формы размером 150 нм, нитрид кремния — нитевидные кристаллы со средним диаметром 100 нм. Список литературы


1. Бичуров, Г. В. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпера-турного синтеза микро- и нанопорошков нитридных композиций [Текст]: Монография / Г. В. Бичуров, Л. А. Шиганова, Ю. В. Титова. – М.: Машиностроение, 2012. – 519 с. – ISBN – 978-5-94275-658-1.

УДК 621.923.02 ИСАКОВА АНАСТАСИЯ РОМАНОВНА, БЕРЕЗИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ, РЫШКОВ ДМИТРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ, ШАПОЧКА КИРИЛЛ МИХАЙЛОВИЧ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет e.mail: [email protected]

[email protected]

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЬБОРА Исакова А.Р., Березин Н.А., Рышков Д.Е., Шапочка К.М. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЬБОРА

Эльбор (кубический нитрид бора или в международном обозначении СВH) – второй после алмаза материал по твердости.

Конструкционные, быстрорежущие и инструментальные стали, легиро-ванные ванадием, кобальтом, молибденом, нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы с трудом подвергаются обработке обычным абразивным инструментом из электрокорунда и карбида кремния. Из-за недостаточной термостойкости и химической активности алмаза к железоуглеродистым сплавам, алмазный инструментмалоэффективен при шлифовании подоб-ных материалов.

Наилучшие результаты при шлифовании закаленных труднообрабаты-ваемых сталей и сплавов можно получить, применяя инструмент из эльбо-ра, сочетающего в себе высокую твердость, термостойкость и химическую инертность к обрабатываемым (табл. 1). Стойкость кругов из кубического нитрида бора выше стойкости кругов из карбида кремния и электрокорун-да в 15-30 раз, а качество обработанной поверхности в 1.5-2.0 раза.

Табл. 1 Важнейшие свойства основных абразивных материалов

Абразивный материал Микротвердость, Hv, кгс/мм2

Термостойкость,

Алмаз 10000 700-800 Кубический нитрид бо-

ра 9000 До 1200

Карбид бора 3700-5000 700-800 Карбид кремния 3300-3600 1300-1400 Электрокорунд 2000-2300 1700-1800

Инструмент из кубического нитрида бора выпускается на керамической,

органической и металлической связках. Круги на керамической связке от-


личаются более прочным закреплением эльбора в слое и высокой стойко-стью профиля. Они наиболее распространены и используются для шлифо-вания острых профилей (кромкостойкостъ) и получения обработанной по-верхности высокой точности. Круги на органической связке более эла-стичны и обеспечивают получение меньшей шероховатости обработанной поверхности. Твердость инструмента из кубического нитрида характеризуется проч-

ностью удержания зерен кубического нитрида бора связкой.

Табл. 2 Твердость инструмента из эльбора на керамической связке Твердость инструмента Обозначение твердости

Степень Подразделение степени Мягкий М М3

Среднемягкий СМ СМ1, СМ2 Средний С С1, С2

Среднетвердый СТ СТ1, СТ2, СТ3 Твердый Т Т1, Т2

На керамической связке выпускается инструмент пяти степеней твердо-

сти (табл. 2). Цифры 1, 2, 3 в подразделении степени твердости характери-зуют твердость инструмента в порядке ее возрастания. Твердость эльборо-содержащей части кругов и брусков на керамической связке определяется на приборе «Роквелл» по среднему значению измерений.

Для кругов на органической связке твердость не регламентируется и определяется рецептурой связки.

Концентрация показывает количество эльбора в эльборосодержащем слое. За концентрацию равную 100 принимают содержание 4,4 карата ку-бического нитрида бора в 1 см3эльборосодержащего слоя.

Зернистость кубического нитрида бора в кругах (табл. 3) определяется исходя из требований к чистоте обрабатываемой поверхности, и находится для кругов на керамической связке в интервале 200/160-50/40 мкм (100/80-20/14 мкм для резьбошлифовальных кругов), для кругов на органической связке - 250/200-513 мкм.

Табл. 3 Зернистость инструмента из эльбора

Зернистость эльбора, мкм

Класс чистоты обработанной поверхности Керамическая связка Органическая связка

200/160-100/80 7-8 8-9 80/63-50/40 8-9 9-10 40/28-5/3 - 10-12

Преимуществами инструмента из кубического нитрида бора при обра-

ботке сталей можно считать:


- повышенную режущую способностью и ее постоянство в процессе эксплуатации;

- длительный срок эксплуатации и высокая производительность; - отсутствие засаливания, исключающее необходимость правки кругов

для восстановления режущих свойств, что сокращает время на подготовку к работе;

- высокая стойкостьрабочего профиля, обеспечивающая получение дета-лей высокой точности;

- меньшее тепловыделение, способствующее получению высокого каче-ства поверхностного слоя обрабатываемых деталей, что существенно по-вышает точность деталей за счет исключения тепловых деформаций. Наиболее важными областями применения эльборового инструмента яв-

ляются: - шлифование коленчатых, распределительных, шарнирных и привод-

ных валов, вентилей, впрыскивающих сопл в автомобилестроении и дру-гих схожих производствах;

- чистовое и окончательное шлифование изделий массового производст-ва на станках, работающих в автоматическом и полуавтоматическом цик-лах;

- чистовое шлифование и заточка металлорежущего инструмента из бы-строрежущих сталей;

- шлифование профиля резьбы резьбообразующего и мерительного ин-струмента (метчиков, накатных роликов, калибров), профиля сложного фа-сонного металлорежущего инструмента (червячных фрез, долбяков, шеве-ров, протяжек);

- чистовое и окончательное шлифование крупногабаритных прецизион-ных деталей, получение высокой точности которых ограничивается такой стойкостью абразивных инструментов или большими тепловыми дефор-мациями при их шлифовании;

-чистовое и окончательное шлифование прецизионных деталей из жаро-прочных, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей высокой твердости (НRС 60 и более);

- шлифование прецизионных изделий сложного профиля, где требуется высокая кромкостойкость шлифовального инструмента; Инструмент из кубического нитрида бора не следует применять для об-

работки металлокерамических твердых сплавов, керамики, стекла, кварца, камня и других неметаллических материалов. Список литературы: 1. А.Г.Косилова, Р.К.Мещерякова. Справочник технолога-машиностроителя Т. 2.

М., 1985г. 314 с 2. С. И. Богодухов, А. Г. Схиртладзе. Технологические процессы в машинострое-

нии. Изд. «Машиностроение», 2009. 624 с. 3. Технология шлифования в машиностроении [Текст] / З. И. Кремень, В. Г. Юрь-

ев, А. Ф. Бабошкин; ред. З. И. Кремень. - СПб.: Политехника, 2007. - 424 с.


4. Горохов А.А., Максименко Ю.В., Классификация по геометрическим парамет-рам ножей для автоматической обработки проводов, Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. Ч.2. Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2011. -С. 317-320

5. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении, Агеева Е.В., Горохов А.А., Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.

6. Модернизация технологического процесса изготовления детали «СТАКАН 060-09», Березин Н.А., Фадеев А.А., Горохов А.А., В сборнике: Инновации, качество и сер-вис в технике и технологиях, Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции (4-5 июня 2014 года). В 3-х томах, Том 1. отв. ред. Горохов А.А.. Курск, 2014. С. 86-88.

УДК 658.51 КАЮМОВ АЛМАЗ ФИРДАВИСОВИЧ1, САБИРОВА АЛИНА АЛЬФРЕДОВНА2, САВИНА АНАСТАСИЯ ИГОРЕВНА3

1, 2 Набережночелнинский филиал «Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева - КАИ»

3Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

ИНСТРУМЕНТЫ «БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВО» НА ПРЕДПРИЯТИЯХ С ЕДИНИЧНЫМ ТИПОМ ПРОИЗВОДСТВА

Каюмов А.Ф., Сабирова А.А., Савина А.И. И НСТРУМЕНТЫ «БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВО» НА ПРЕДПРИЯТИЯХ С ЕДИНИЧНЫМ ТИПОМ ПРОИЗВОДСТВА

В статье рассмотрены особенности единичного типа производства и инструменты, рационализирующие его. Исследована возможность вне-дрения «Бережливого производства» при единичном выпуске.

Ключевые слова: инструменты «Бережливого производства», единич-

ный тип производства, потери В условиях современной рыночной экономики возникает необходимость

рационального управления производственным процессом. От того, как распределяются основные ресурсы, такие как материальные средства и время, зависит как качество готового продукта, так и его стоимость. Два основных ресурса тесно связаны между собой, особенно сильно это замет-но при единичном производстве, так как время, затраченное на изготовле-ние продукта, предопределяет удовлетворенность клиента-заказчика. Спо-собность произвести продукт с заданными качествами за короткие сроки предопределяет стоимость изделия, что так же немаловажно для покупате-ля. Самым известным средством, направленным на постоянное стремление

к устранению всех видов потерь является система «Бережливого производ-ства». Целью данной работы является изучение основных видов потерь на про-

изводстве, способов их устранения, а также исследование применяемости


инструментов «Бережливого производства» на предприятиях с единичным типом производства. На производственных предприятиях с единичным типом производства

объем выпуска продукции формируется исходя из количества заказов. В условиях рыночной экономики, действующей на сегодняшний день, все предприятия заинтересованы в оптимизации производственного процесса и снижении затрат на получение продукта соответствующего качества. На производственных предприятиях существуют семь видов потерь[1]: 1. Перепроизводство – производство в запас невостребованного на дан-

ный момент продукта; 2. Избыток запасов на всех стадиях производства; 3. Лишняя транспортировка – перемещение сырья, полуфабрикатов, из-

делий на большие расстояния между операциями, в места хранения; 4. Излишние перемещения – поиски, ходьба; 5. Ожидание – потери времени; 6. Нерациональная обработка – неэффективная конструкция, техноло-

гия, завышенные требования к качеству; 7. Нереализованный творческий потенциал сотрудников. На предприятиях с единичным типом производства существуют сле-

дующие виды потерь: лишняя транспортировка; излишние перемещения; ожидание; нерациональная обработка; нереализованный творческий потенциал сотрудников. Для каждого из видов потерь предусмотрены способы устранения или

снижения негативного влияния этого фактора. Известно много способов снижения потерь, называемых инструментами

«Бережливого производства». Самыми распространенными являются: ТРМ — всеобщее обслуживание производства (Total Productive

Maintenance) — это инструмент, который позволяет снизить траты, связан-ные с простоями оборудования из-за поломок и избыточного обслужива-ния. [2] Визуальный менеджмент — это распределение по определенным местам

всех инструментов, деталей, и информации о результативности работы производственной системы так, чтобы они были хорошо видимы, и чтобы любой участник процесса без труда мог оценить состояние системы. Стандартные операционные процедуры (SOP) – документ, шаг за шагом

определяющий последовательность выполнения любой производственной операции. [3] Точно вовремя (Just-In-Time) – инструмент сокращения времени произ-

водственного цикла.


Встроенное качество – методика управления качеством продукции непо-средственно в месте ее производства. Организация рабочих мест – 5 S – это производственная система, осно-

ванная на следующих принципах: «сортировка», «соблюдение порядка», «содержание в чистоте», «стандартизация», «совершенствование». Изучив основные инструменты «Бережливого производства», стало яс-

но, что не все они применимы для единичного производства или их вне-дрение нецелесообразно. Для более глубокого изучения применимости «БП» на таких предприятиях необходимо исследовать экономическую це-лесообразность. По своему функциональному назначению, можно внедрить следующие

средства: «Встроенное качество», «Система – 5 S». При штучном типе производства выдвинуты повышенные требования к

качеству выпускаемого продукта. Соответствие товара заданным характе-ристикам можно достичь постоянным контролем и доработками в процессе производства, что достигается использованием инструментом «Встроенное качество». Также необходимо понимать, что при единичном производстве, уровень компетенций инженеров и производственных рабочих должна быть высокой, этому можно способствовать повышение квалификации. Проблемы как лишняя транспортировка, излишние перемещения, ожи-

дание, излишняя обработка можно решить с помощью системы организа-ции рабочих мест – «5 S». Список литературы: 1. Попов С.Г. Применение методик концепции «Бережливое производство», 2011. 2. Журнал «Das Management» [Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.das-management.info/,свободный. Загл. с экрана. 3. «Академия менеджмента» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://lean-

academy.ru/lean/tools.php,свободный. Загл. с экрана. УДК 620.193.01

КНЯЗЕВА ЖАННА ВАЛЕРЬЕВНА, АМОСОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Россия, Самара, Самарский государственный технический университет [email protected], [email protected]

МОДЕЛЬ КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗА

Князева Ж.В., Амосов Е.А. МОДЕЛЬ КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗА

Как известно, структура металлов представляет собой упорядоченно расположенные положительные ионы, находящиеся в газе свободных электронов. Рассмотрим атомную структуру α- железа. Как известно, ионы железа

образуют ОЦК решетку. Параметр элементарной ячейки ОЦК решетки же-леза равен а= 2,87 Å. Радиус иона Fe2+ равен r=0,76 Å. Так как в ОЦК ячей-


ке 2 иона, то доля ионов в объеме элементарной ячейки может быть посчи-тана по формуле:

ион 2 ∗43п /

Если представить числовые значения, то получится, что объемная доля ионов составляет 15%. Рассмотрим расположение ионов в плоскости ОЦК решетки с индексами

(110), которая является самой плотно упакованной в ОЦК решетке.

Рисунок 1. Плоскость (110) железа

Несложно показать, что расстояние между центрами углового и цен-

трального ионов превышает удвоенный радиус иона. Следовательно, в са-мой плотно упакованной плоскости ионы не соприкасаются. Исходя из вышеизложенного, примем, что ионы в решетке железа ведут

себя подобно вязкой жидкости «плавая» в газе электронов. Рассмотрим теперь ионы железа, находящиеся на поверхности металли-

ческого образца. Так как мы предположили, что можно провести аналогию между поведением ионов железа и молекул жидкости, то, следовательно, можно ожидать, что ионы железа могут испаряться с поверхности образца подобно молекулам жидкости. Допустим, ион железа « вылетел» с поверхности образца. Так как на по-

верхности находится вода, то ион железа вступает во взаимодействие с ди-полями воды ( с отрицательной частью диполярной молекулы воды) За счет притяжения иона железа к диполярным молекулам воды, можно

ожидать, что произойдет растворение иона металла в водной среде. Образно говоря, диполями воды захватывают выскочившие ионы железа

и за счет движения молекул жидкости относят их от поверхности металла. Подобное поведение напоминает испарение молекул жидкости в ветре-

ную погоду, когда выскакивающие из жидкости молекулы сдуваются по-током воздуха.


Рисунок 2. Модель «испарения» иона железа.

Если наша модель верна, то можно ожидать, что повышение давления в

жидкости, окружающей металл, усиливает воздействие диполярных моле-кул воды с ионами железа, что приводит к росту скорости коррозии. И, действительно, увеличение давления воды, согласно экспериментальным данным, повышает скорость коррозии.

Таким образом, предложенная нами модель вполне может быть пра-вильной схемой описания взаимодействия образца железа и воды, приво-дящего к явлению коррозии металла. Рассмотрим, в рамках нашей модели, как влияет образование язв на по-

верхности трубы на процесс коррозии. Допустим, с поверхности трубы ушло несколько ионов металла и появи-

лась наноязва.

Рисунок 3. Влияние язвы на коррозию.

Как видно из рисунка, в результате появления наноязвы увеличивается площадь взаимодействия диполярных молекул воды и ионов металла. Следовательно, можно ожидать, что дальнейшее развитие коррозионных

процессов будет происходить именно в области появления язвы на по-верхности трубы.


Предложенная нами модель позволяет по-новому взглянуть на процесс коррозии на атомном уровне и в дальнейшем разработать новые теорети-ческие подходы к этому процессу.

УДК 62-2 КОЛОСОВ ИВАН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

Россия, Вологда, Вологодский государственный университет [email protected]

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ НАПЛАВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ВОССТАНАВЛИАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ Колосов И.В. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ НАПЛАВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОССТАНАВЛИАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

В настоящее время возрастает актуальность использования восста-новленных деталей при ремонте автомобилей, автотракторной и сель-скохозяйственной техники, пищевого и промышленного оборудования. При восстановлении изношенных деталей затраты на материалы и количест-во технологических операций сокращается в 5 - 8 раз, что по сравнению с изготовлением новых деталей способствует экономии металла, топлив-но- энергетических и других природных ресурсов.

Современные способы наплавки и обработки применяемые при восста-

новлении изношенных деталей должны обладать следующими свойствами: максимальной универсальностью (для восстановления поверхностей

деталей используют несколько разнородных процессов наплавки, а также напыление, электроконтактную приварку металлических материалов); обеспечивать технические характеристики и ресурс восстановленных

деталей не ниже требований технических условий на новую деталь; иметь высокую производительность и технологическую устойчивость; базироваться на недорогом и доступном оборудовании; использовать имеющиеся на рынке материалы; Указанным требованиям отвечают способы скоростной электродуговой

наплавки в среде защитных газов с дополнительной присадкой металличе-ских порошковых материалов и скоростная плазменно-порошковая на-плавка дугой прямого действия. Способ скоростной электродуговой наплавки в среде защитных газов с

дополнительной присадкой металлических порошковых материалов может быть реализован на базе шлангового полуавтомата для сварки в среде за-щитных газов. В качестве вращателя наплавляемой детали может быть ис-пользован устаревший токарный станок или сварочный манипулятор. Для комплектации наплавочной установки необходимы простые по конструк-ции и недорогие стойка для крепления горелки и дозатора порошкового присадочного материала (ППМ). Сохраняется возможность использования сварочного полуавтомата по прямому назначению.


Использование дополнительного ППМ повышает производительность наплавки в 1,5-2 раза, снижает глубину проплавления и термическое воз-действие на основной металл. Появляется возможность гибкого регулиро-вания химического состава наплавленного металлопокрытия и обеспече-ния различных служебных свойств восстановленной поверхности детали в соответствии требованиями технических условий, благодаря использова-нию различных наплавочных проволок и дополнительного ППМ разных марок, регулирования относительного количества основного и дополни-тельного присадочных металлов. В качестве основного присадочного материала используются широко

выпускаемые в нашей стране сварочные и наплавочные проволоки (Св-08Г2СА; Нп-ЗОХГСА; Нп-35ХГ2СА) а также, проволоки зарубежного производства. Способ скоростной плазменнопорошковой наплавки дугой прямого дей-

ствия базируется на установках УПВ-301, УПНС-304 выпускаемых в на-шей стране или аналогичном импортном оборудовании. В качестве враща-теля используются токарный станок или сварочный манипулятор дообору-дованные оригинальной оснасткой. Применение указанных выше ППМ позволяет получать покрытия с раз-

нообразными служебными свойствами и обеспечивать ресурс восстанов-ленной поверхности не ниже новой детали. Высокая технологическая ста-бильность процесса позволяет восстанавливать детали большой площади (например, штоки гидроцилиндров). Расплавление ППМ в столбе плазмен-ной дуги и перенос его в жидком состоянии на наплавляемую поверхность уменьшает проплавление основного металла и термическое воздействие на деталь. Рассмотренные способы нанесения металлопокрытий позволяют восста-

навливать широкую номенклатуру деталей различного назначения и с раз-нообразными свойствами поверхности. При восстановлении валов необходимо выполнение требований к каче-

ству восстанавливаемых поверхностей и обеспечение: размеров, относи-тельного расположения поверхностей, шероховатости, твердости, сплош-ности покрытия, прочности сцепления нанесенных слоев с основным ме-таллом. Наиболее часто после наплавки применяют абразивную обработку. Этим

же способом обрабатывают детали после хромирования, т.к. покрытие имеет высокую микротвердость и малую толщину. Детали, восстановлен-ные железнением, обрабатывают как абразивным, так и лезвийным инст-рументом. Особую трудность вызывает механическая обработка поверхно-стей, восстановленных наплавкой или напылением износостойких по-рошков. Это вызвано тем, что такие покрытия состоят из карбидов высо-кой твердости и вязкой металлической основы. Поэтому наиболее эффек-


тивным представляется шлифование абразивным инструментом, а также электрофизические и электрохимические методы обработки. Перечисленные выше особенности нанесения и свойства покрытий за-

трудняют использование при восстановлении тех же технологий, что и при изготовлении деталей. Практически единственным способом обработки хромированных деталей является шлифование кругами. Несоблюдение ус-ловий и режимов шлифования может привести к отслаиванию покрытия или образованию шлифовочных трещин и прижогов. Для получения тре-буемого качества поверхности при чистовом шлифовании наплавленных поверхностей необходимо снижать удельные нагрузки и температуру в зо-не шлифования. При шлифовании абразивными кругами это можно дос-тичь, применяя прерывистые круги, но они засаливаются вследствие уменьшения адгезионных процессов между металлопокрытием и кругом. Это в свою очередь не может не отражаться на качестве обрабатываемой поверхности. Ленточное шлифование имеет значительные преимущества перед обра-

боткой абразивными кругами [1]. В первую очередь это связано с возник-новением в поверхностных слоях детали остаточных напряжений сжатия, что приводит к увеличению её долговечности. Характерной особенностью ленточного шлифования является то, что ре-

зание осуществляется зернами, лезвия которых имеют большие отрица-тельные передние углы. Этим объясняется возникновение наклепа, при этом повышается усталостная прочность и предел прочности. Силовой фактор доминирует над температурным за счет большого отвода тепла в стружку и охлаждения лент. При шлифовании кругами развиваются мгно-венные температуры порядка 1000... 1200 °С, а при обработке абразивной лентой температуры не превышают 700...850 °С. Глубинная схема шлифования отличается от многоходовой иной схемой

распределения максимальных контактных температур в зоне резания[1]. Температура на обработанной поверхности в зависимости от условий ох-лаждения составляет 25...60% от максимальной. Температурные дефекты, которые могут возникнуть при обработке на жестких режимах резания, легко можно удалить с помощью зачищающего хода, выполненного на мягких режимах. Обобщая выше изложенное можно сделать вывод, что трудности обра-

ботки наплавленных поверхностей можно преодолеть применяя ленточное глубинное шлифование, обладающее рядом преимуществ перед обработ-кой абразивными кругами как при глубинной схеме шлифования, так и при многоходовой. Список литературы 1. Пирочерская О.Л. Разработка научно- методического аппарата прогнозирования

точности и качества обработки сложнопрофильных заготовок методом ленточного глу-бинного шлифования и технологических рекомендаций по его применению: Дисс. ... канд. техн. наук.- С-Пб., 1999.-165с.


КОРОЛЕВ АЛЬБЕРТ ВИКТОРОВИЧ, д.т.н., профессор КОРОЛЕВ АНДРЕЙ АЛЬБЕРТОВИЧ, д.т.н., профессор

МУХИНА ЕЛЕНА ВЯЧЕСЛАВОВНА, аспирантка НЕЙГЕБАУЭР КРИСТИНА СЕРГЕЕВНА, аспирантка

кафедра «Технология машиностроения» Саратовский государственный технический университет

им. Гагарина Ю.А., г. Саратов, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОТКЛОНЕНИЙ ШАРА И ОБЪЕМА НАКОПИТЕЛЯ НА ВЕРОЯТНОСТЬ

КОМПЛЕКТОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ Королев А. В., Королев А.А., Мухина Е.В., Нейгебауэр К.С. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОТКЛОНЕНИЙ ШАРА И ОБЪЕМА НАКОПИТЕЛЯ НА ВЕРОЯТНОСТЬ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ

В данной статье рассматриваются результаты исследований работы комплектовочного автомата, который основан на стохастическом ме-тоде комплектования. Представлены графики зависимостей вероятности собираемости подшипников от величины отклонений тел качения, от объема накопителей и от разноразмерности шаров.

Cхема комплектования, основанная на методе индивидуального подбора

[1] представлена на рис. 1.

Рис. 1 Схема комплектования сборки подшипников.

На измерительные позиции А и В подают В наружные а и внутренние b

кольца подшипника бункеры, а тела качения засыпают в бункеры 1-с. С помощью управляющего устройства УУ запоминают информацию о их размерах, а также допустимые величины зазоров в подшипнике. Далее кольца направляют соответственно в накопитель наружных колец Ка и на-копитель внутренних колец Кb, имеющих n позиций. Эти позиции посте-пенно заполняют кольцами. Если имеется вероятность сборки колец, то с помощью управляющего

устройства УУ, например, наружное кольцо с позиции 3 накопителя Ка, внутреннее кольцо с позиции 5 накопителя Кb и тело качения из бункера 2 перемещает на комплектовочную позицию СБ. Освободившееся место в накопителях Ка и Кb заполняют новыми кольцами.


Кроме того, с помощью устройства УУ накапливают значения размеров колец, поступающих на комплектование, и вычисляют вероятность ком-плектования деталей подшипника с теми или иными размерами. Если для определенного размера колец вероятность их комплектования с имеющи-мися телами качения (далее собираемость) мала, то при поступлении колец с такими размерами на позицию 1 накопителей Ка и Кb они с помощью управляющего устройства УУ удаляются и в дальнейшей комплектовании не участвуют. Удаляемые из процесса комплектования кольца комплектуют с новым

комплектом тел качения, рациональные размеры которых определяют в процессе статистического анализа, что также существенно повышает про-изводительность комплектования. Рассмотренную на рис. 1 схему можно взять за основу при рассмотре-

нии других схем. Но мы будем рассматривать такую схему, при которой накопители содержат несколько позиций, но кольца в накопители посту-пают поочередно. Приведены некоторые из многочисленных результатов опыта, наиболее

характерные для условий комплектований подшипников 80018 цеха № 53 ОАО СПЗ. Измерению подвергалась одна из поступивших на комплекто-вание партий наружных и внутренних колец подшипника в количестве N=250 штук. Среднее значение размера наружных колец составляло Dср = 18,904 мм, внутренних колец - dcр = 11,062 мм. Средние квадратические отклонения размеров наружных и внутренних колец соответственно со-ставляли: D = 0,0387мм; d = 0,0325 мм. Комплектование осуществля-лось по схеме, соответствующей случаю движения накопителей наружных и внутренних колец навстречу друг другу. На рис. 2 показаны зависимости вероятности комплектования Р при раз-

личном числе позиций накопителей n в случае комплектования подшипни-ка тремя шарами. Как можно заметить из рисунка, вероятность комплекто-вания существенно зависит от сочетания размеров трех шаров, с которыми осуществляется комплектование подшипников, и от объема накопителей n. Наибольшая вероятность комплектования P достигается при оптималь-ном размере шара, равном ds= 3,916 мм, а при изменении размера шара в любую сторону на 0,04 мм. вероятность P уменьшается почти на порядок.


На рис. 3 показана зависимость вероятности комплектования подшипни-ков P от объема накопителей n при различных интервалах групп размеров колец . В сборке подшипника участвуют три шара с размерами ds = 3,916 мм, ds = 3,936 мм и ds= 3,896 мм. Вначале комплектование происходит при оптимальном размере шара ( ds=3,916 мм ), затем для оставшихся колец комплектование осуществляется с шаром, диаметр которого меньше опти-мального на 0,02 мм ( ds=3,896 мм ), и, наконец, с шаром, имеющим диаметр больше оптимального на 0,02 мм (ds=3,936 мм). Как видно из рисунка, характер этой зависимости остается таким же, как

и при комплектовании одним шаром, но вероятность комплектования подшипников P увеличивается до 1,5 раз. Например, при индивидуаль-ной подборке размеров деталей и числе накопителей n=30 вероятность комплектования одним шаром составляет Р= 0,71, а при комплектовании тремя шарами с отклонением размеров крайних шаров от размера цен-трального шара на 0,02 вероятность комплектования подшипника повыша-ется до Р= 0,95. Максимально возможная вероятность комплектования подшипников обеспечивается при числе позиций в накопителях, равном числу комплектуемых деталей (в нашем случае n=250), и составляет P=0,97, т.е. практически не отличается от предыдущего значения. Из этого следует, что объем накопителей n при комплектовании тремя шарами можно рекомендовать равным 30, как и при комплектовании одним ша-ром.


На рис. 4 приведены зависимости вероятностей комплектования под-

шипников Р тремя шарами от величины симметричного отклонения разме-ров крайних шаров относительно центрального шара при разных объемах накопителя n (n=10, 30, 250). Как видно из рисунка, вероятность комплек-


тования тремя шарами при объемах накопителей n=30 и n=250 отличается не более чем на 2% . В то же время разница при объеме накопителей n=30 и n=10 составляет в среднем 10%. Следовательно, увеличение объема на-копителя n более чем на 30 позиций не дает значимого увеличения вероят-ностей комплектования подшипников, в то время как увеличение числа по-зиций в накопителе до 30 существенно сказывается на вероятности ком-плектования. Рис. 4 показывает также, что отклонение размеров крайних шаров от

размера центрального шара в пределах 0,01-0,03 мм оказывает слабое влияние на вероятность комплектования подшипника. Это существенно упрощает процесс комплектования, так как на практике сложно обеспечить изготовление шаров с нужными размерами. В качестве подведения итогов экспериментальных исследований можно

отметить следующее: - Рассеивание размеров колец подшипников носит нестабильный харак-

тер, но все же с достаточной для практики точностью его можно описать усеченным законом нормального распределения. Нормальный

закон распределения и закон равной вероятности плохо согласуются с ре-зультатами опытов.

- Математическая модель комплектования подшипников адекватно опи-сывает результаты опытов, так как расчетные значения вероятности ком-плектования подшипников отличаются от экспериментальных значений менее чем на 5%. Это дает возможность использовать предложенную ма-тематическую модель на практике для прогнозирования результатов ком-плектования подшипников. Список литературы 1. Пат. 2392511 Российская Федерация, МПК F 16 C 43/04 . Способ комплектова-

ния шариковых механизмов / Королев А.В., Королев А.А., Изнаиров Б.М.; патентооб-ладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет.- № 2009112109/11; 01.04.2009;опубл. 20.06.2010


УДК 621.774 КОРОЛЁВ АЛЬБЕРТ ВИКТОРОВИЧ, д.т.н , профессор

НЕЙГЕБАУЭР КРИСТИНА СЕРГЕЕВНА, аспирант кафедры ТМС Россия, Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А. [email protected]

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ

СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ1 Королёв А.В., Нейгебауэр К.С. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ

Аннотация: Теоретические и экспериментальные исследования позво-лили решить поставленную в работе актуальную задачу разработки и ис-следования упрочняющей стабилизирующей технологии шариковой рас-катки дорожек качения шариковых подшипников и обеспечения на основе этого снижения трудоемкости изготовления деталей и повышения качества подшипников. Одним из важнейших преимуществ методов пластической деформации

по сравнению с методами, основанными на резании металла, является обеспечение повышенной твердости, однородности микроструктуры и оп-тимальной текстуры прилегающих к поверхности слоев материала. Повы-шенная твердость поверхностного слоя и благоприятная текстура металла способствует повышению износостойкости, усталостной прочности детали и в ряде случаев устраняет необходимость последующей термообработки. Однородность микроструктуры способствует повышению надежности из-делий. [1] В процессе обработки методами пластической деформации улучшается

микрогеометрия поверхности. Шаг микронеровностей возрастает, увели-чивается радиус округления их вершин, что повышает несущую способ-ность поверхности, улучшает прирабатываемость поверхности. снижает износ. Теоретические исследования процесса формирования упрочненного по-

верхностного слоя основываются на методах технологии машиностроения, расчетно-аналитических методах материаловедения и теории упругости. Для моделирования процесса формирования геометрических параметров дорожки качения использовался программный продукт MathCAD v15. Экспериментальные исследования проводились на основе теории мно-

гофакторного планирования экспериментов, а обработка полученных дан-ных – с использованием методов математической статистики. В качестве

1Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП (проект № 2014-14-576-0050-065) и Госзадания Минобрнауки России № 9.896.2014/K


измерительных средств исследования использовались оборудование и приборы ОАО «ЕПК Саратов».[2] На основании анализа ряда работ в области обработки металлов давле-

нием были выделены наиболее важные и значимые факторы. В качестве варьируемых факторов были приняты: число шариков используемых при раскатке(k); осевое усилие приходящееся на один шарик (P), время раскат-ки одного кольца (t). Был поставлен полный факторный эксперимент 23. [3] Было выявлено, что наибольшее влияние на показатели обработки ока-

зывает внешняя нагрузка на подшипник. С увеличением нагрузки момент сопротивления вращению подшипника уменьшается, статическая грузо-подъемность подшипника и твердость поверхности дорожек качения воз-растает. Объясняется это тем, что с возрастанием нагрузки увеличивается степень упрочнения обработанной поверхности и размер поперечного се-чения локальной дорожки качения, что приводит к снижению контактных напряжений в подшипнике, а следовательно, к повышению статической грузоподъемности подшипника. Меньшее влияние на показатели процесса шариковой раскатки оказывает количество раскатных шариков. С умень-шением числа раскатных шариков увеличивается нагрузка на шарики, что равносильно увеличению внешней нагрузки. Но как было показано выше, при числе шариков, равным трем, процесс раскатки осуществляется неста-бильно, что и вызывает снижением влияния этого фактора. Время обра-ботки также оказывает значительное влияние на ее результаты. Объясняет-ся это тем, что пластическая деформация дорожки качения происходит в течение несколько оборотов колец подшипников. Но после того, как пла-стическая деформация заканчивается, осуществляется стабилизация гео-метрических параметров дорожки качения и физико-механических свойств поверхностного слоя. Следовательно, с увеличением времени повышается стабильность параметров подшипника. Список литературы 1. Королев А.А. Математическое моделирование упругих тел сложной

формы/А.А.Королев.- Саратов: Изд-во Сарат.гос.техн.ун-та, 2001. 128с. 2. Королев А.В. Совершенствование технологии изготовления тонкостенных колец

подшипников/ А.В.Королев, Королёв Ан.А.,Колролёв Ал.А.- Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. 136с.

3. Королев А.В. Точная холодная торцовая раскатка/ А.В. Королев , Королев Ан.А. -Саратов:Изд-во СГТУ, 2003. 142с

4. Годунов В.Б., Королев А.А., Королев А.А. Способ раскатки деталей // РФ Пат. 2222392, МПК B21B19/06.


УДК 621.774 КОРОЛЁВ АЛЬБЕРТ ВИКТОРОВИЧ д.т.н , профессор

НЕЙГЕБАУЭР КРИСТИНА СЕРГЕЕВНА аспирант кафедры ТМС Россия, Саратовский государственный технический университет


РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ

СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ2 Королёв А.В., Нейгебауэр К.С. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЯЮЩЕЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОВЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ

Теоретические и экспериментальные исследования позволили решить поставленную в работе актуальную задачу разработки и исследования упрочняющей стабилизирующей технологии шариковой раскатки доро-жек качения шариковых подшипников и обеспечения на основе этого сни-жения трудоемкости изготовления деталей и повышения качества под-шипников.

Одним из важнейших преимуществ методов пластической деформации

по сравнению с методами, основанными на резании металла, является обеспечение повышенной твердости, однородности микроструктуры и оп-тимальной текстуры прилегающих к поверхности слоев материала. Повы-шенная твердость поверхностного слоя и благоприятная текстура металла способствует повышению износостойкости, усталостной прочности детали и в ряде случаев устраняет необходимость последующей термообработки. Однородность микроструктуры способствует повышению надежности из-делий. [1] В процессе обработки методами пластической деформации улучшается

микрогеометрия поверхности. Шаг микронеровностей возрастает, увели-чивается радиус округления их вершин, что повышает несущую способ-ность поверхности, улучшает прирабатываемость поверхности. снижает износ. Теоретические исследования процесса формирования упрочненного по-

верхностного слоя основываются на методах технологии машиностроения, расчетно-аналитических методах материаловедения и теории упругости. Для моделирования процесса формирования геометрических параметров дорожки качения использовался программный продукт MathCAD v15. Экспериментальные исследования проводились на основе теории мно-

гофакторного планирования экспериментов, а обработка полученных дан-

2Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП (проект № 2014-14-576-0050-065) и Госзадания Минобр-

науки России № 9.896.2014/K


ных – с использованием методов математической статистики. В качестве измерительных средств исследования использовались оборудование и приборы ОАО «ЕПК Саратов».[2] На основании анализа ряда работ в области обработки металлов давле-

нием были выделены наиболее важные и значимые факторы. В качестве варьируемых факторов были приняты: число шариков используемых при раскатке(k); осевое усилие приходящееся на один шарик (P), время раскат-ки одного кольца (t). Был поставлен полный факторный эксперимент 23. [3] Было выявлено, что наибольшее влияние на показатели обработки ока-

зывает внешняя нагрузка на подшипник. С увеличением нагрузки момент сопротивления вращению подшипника уменьшается, статическая грузо-подъемность подшипника и твердость поверхности дорожек качения воз-растает. Объясняется это тем, что с возрастанием нагрузки увеличивается степень упрочнения обработанной поверхности и размер поперечного се-чения локальной дорожки качения, что приводит к снижению контактных напряжений в подшипнике, а следовательно, к повышению статической грузоподъемности подшипника. Меньшее влияние на показатели процесса шариковой раскатки оказывает количество раскатных шариков. С умень-шением числа раскатных шариков увеличивается нагрузка на шарики, что равносильно увеличению внешней нагрузки. Но как было показано выше, при числе шариков, равным трем, процесс раскатки осуществляется неста-бильно, что и вызывает снижением влияния этого фактора. Время обра-ботки также оказывает значительное влияние на ее результаты. Объясняет-ся это тем, что пластическая деформация дорожки качения происходит в течение несколько оборотов колец подшипников. Но после того, как пла-стическая деформация заканчивается, осуществляется стабилизация гео-метрических параметров дорожки качения и физико-механических свойств поверхностного слоя. Следовательно, с увеличением времени повышается стабильность параметров подшипника. Список литературы 1. Королев А.А. Математическое моделирование упругих тел сложной

формы/А.А.Королев.- Саратов: Изд-во Сарат.гос.техн.ун-та, 2001. 128с. 2. Королев А.В. Совершенствование технологии изготовления тонкостенных колец

подшипников/ А.В.Королев, Королёв Ан.А.,Колролёв Ал.А.- Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. 136с.

3. Королев А.В. Точная холодная торцовая раскатка/ А.В. Королев , Королев Ан.А. -Саратов:Изд-во СГТУ, 2003. 142с

4. Годунов В.Б., Королев А.А., Королев А.А. Способ раскатки деталей // РФ Пат. 2222392, МПК B21B19/06.


УДК 621.7.09 ЛЕОНТЬЕВ АНДРЕЙ ЛЬВОВИЧ,

МАКАРОВ ВАСИЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, СУРИКОВ ЮРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ,

ФЕДОРОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Россия, г. Владивосток, Дальневосточный федеральный университет

[email protected] ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ

ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ «ШЕЙКА ВАЛА – ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА» СУДОВЫХ

СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ3 Леонтьев А.Л., Макаров В.Н., Суриков Ю.Г., Федоров С.А. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ «ШЕЙКА ВАЛА – ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА» СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ Для уменьшения вероятности схватывания и задира в период приработ-

ки и повышения долговечности трибосопряжения «шейка вала – вкладыш подшипника» СОД за счет уменьшения скорости изнашивания, особенно в период приработки, наиболее перспективным направлением упрочнения шеек коленчатых валов является формирование металлокерамического тонкопленочного покрытия на поверхностях трения шеек. Для получения высокой износостойкости покрытия необходимо полу-

чить гетерогенную структуру, у которой пластичная и прочная матрица и твердые наполнители. Такую структуру имеют металлокерамические и ме-таллоорганокерамические пленки. В настоящее время для модифицирова-ния поверхностей трения широкое применение нашли композиции трибо-материалов (природных силикатов, имеющих слоистую структуру) на ос-нове серпентинита и вермикулита [1, 2] и полимер-силикатные нанокомпо-зиты на основе политетрафторэтилена и серпентинита [3], которые спо-собны формировать защитные металлокерамические и полимерокерамиче-ские пленки на поверхностях трения. Анализ публикаций и патентов показывает, что при использовании сма-

зочных композиций (далее - СК) с добавлением трибоматериалов (далее - ТМ) типа серпентинитов работоспособность трибосопряжений может зна-чительно увеличиться. При этом потери энергии на преодоление трения могут снизиться на порядок, а износостойкость сопряженных деталей по-выситься в 2–4 раза. Шероховатость металлических поверхностей трения может также снизиться в несколько раз и составить Ra = 0,03–0,05 мкм. При использовании СК с ТМ на поверхностях трущихся деталей может сформироваться защитный металлокерамический слой толщиной до 20–30 мкм. Скорость формирования (наращивания) слоя пропорциональна ло-кальным вспышкам температуры и давлению на пятнах фактического кон-такта. В связи с этим высаживание слоя в первую очередь происходит на

3 Исследование выполнено при поддержке ДВФУ, проект №14-08-03-8_и


изношенных участках сопряженных поверхностей, в результате чего про-исходит восстановление размеров и формы деталей. Природные [3] и искусственные [4] силикаты имеют слоистую структу-

ру со слабой связью между слоями, облегчающей сдвиг между ними. На-пример, в структуре серпентина чередуются магниевые [Mg(OH)2] слои с кремниевыми (Si2O3). Износостойкие металлокерамические пленки, обра-зующиеся на поверхностях трения в присутствии смазочной композиции с добавкой порошкообразного гидросиликата магния, могут иметь твердость 65–72 HRC, шероховатость Ra от 0,04 до 0,30 мкм при коэффициенте тре-ния 0,003 и температуру разрушения 1700° – 2000°С. Образующийся слой способен «залечивать» дефекты на поверхности трения. Основной мине-рал, используемый для получения металлокерамических покрытий — сер-пентин (антигорит, хризотил, и лизардит). В переводе на окислы серпентин содержит 43 масс. % MgO, 44 мас. % SiO2 и 12,1–12,9 мас. % H2O. Состав ингредиентов в серпентинитах может изменяться в широких пределах. Большой разброс химического состава и структуры природных минера-

лов приводит к существенному различию и по их твердости, например, микротвердость серпентинита из разных месторождений изменяется в пре-делах 75–610 HV, а из одного месторождения изменяется в пределах от 1,7 до 3,0 раз. Разброс по коэффициентам трения в сопоставимых условиях испытаний может также изменяться в пределах от 3–4 раз при использова-нии минералов из разных месторождений и до 1,5–2,0 раз для одного ме-сторождения. Это обстоятельство создает ряд дополнительных трудностей при их применении. Поэтому материалы для триботехнических задач по-сле переработки должны сертифицироваться по 18–20 параметрам [5]. При отсутствии необходимого контроля над составом и свойствами материа-лов, используемых для формирования покрытий, влияние покрытия на долговечность трибосопряжения может изменяться в очень широких пре-делах и в ряде случаев приводить к негативным результатам [6]. Наиболее широкое применение получил серпентинит, состоящий в ос-

нове из серпентина, но не являющийся самым эффективным по своим ха-рактеристикам [2, 5, 6]. Для образования металлокерамического покрытия необходимо чтобы в

смазке с добавкой минералов твердость частиц ТМ не была ниже поверх-ностной твердости упрочняемой детали для очистки ее поверхности от окислов и загрязнений. Это означает, что взаимодействие частиц ТМ с по-верхностями трения начинается с процессов их шаржирования, т. е. вне-дрения в них более твердых частиц, входящих в состав ТМ. Большинство ТМ получают на основе природного материала серпенти-

нита, состоящего из серпентина Mg6[Si4O10](OH)8, магнитного и хромисто-го железняка, частиц оливинов и пироксенов. Серпентин (твердость по Моосу 2,5–3,5 ≈ 700–1500 МПа) является наиболее мягкой основой сер-пентинита и по структуре напоминает гетерогенную структуру антифрик-


ционных сплавов. В мягкой волокнистой основе серпентина присутствуют твердые кристаллы в виде кремнекислородных тетраэдров SiO4 [1]. В условиях больших удельных нагрузок, возникающих на пятнах факти-

ческого контакта, и в случае отсутствия смазки образующееся металлоке-рамическое покрытие обеспечивает процесс локального гидродинамиче-ского (жидкостного) трения вследствие выделения кристаллизационной воды, содержащейся в целом ряде слоистых силикатов, и процессов релак-сации напряжений в частицах минералов, протекающих за счет различия в размерах элементарных кристаллических ячеек силикатных и магниевых слоев, что способствует наращиванию на поверхностях трения защитных металлокерамических пленок, обладающих повышенной износостойко-стью, хорошими антифрикционными свойствами, но недостаточной тепло-проводностью [5]. На основании анализа эксплуатационных свойств покрытий, получае-

мых при использовании ТМ, и применяемых для упрочнения поверхностей трения, были выбраны следующие минеральные и органоминеральные ма-териалы для триботехнических испытаний и создания на их основе опти-мальной триботехнической композиции для модифицирования шеек ко-ленчатых валов, а именно: серпентинит; алюмосиликат природного проис-хождения; алюмосиликат, модифицированный полисахаридом и карбона-том магния и металлосилоксан. Серпентинит, который применялся для исследований, имел следующий

элементный состав: MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Cr2O3 MnO K2O H2O 33.5 32.1 23.2 9.7 0.6 0.4 0.2 0.9 11.2 Его брутто-формула: 4.5MgO·0.7Fe2O3·0.3 CaO·0.2MnO·4SiO2·4H2O.

Крупность размола серпентинита (до его обработки в диспергаторе) нахо-дится в пределах 1–10 мкм. Состав алюмосиликата природного происхождения имеет следующий

элементный состав: SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 CaO Na2O K2O MnO TiO2 H2O 37.2 6.2 13.1 19.1 15.3 0.6 0.9 0.2 0.47 0.6 Его брутто-формула: Mg·Fe0.8·Al0.4·Si2.1O9·H2O·(CaSiO3)0.9. Крупность

размола силиката (до его обработки в диспергаторе) находится в пределах 1–20 мкм. Природный полисахарид имеет молекулярную массу < 200000 Д и сле-

дующие характеристики:

Характеристики H2O, % 1% р-ра, ммг/сек

Степень дезацетилирования C, % N, %

полисахарид 8.8 88.0 84.0 41.8 7.5 Модифицирование алюмосиликата природного происхождения полиса-

харидом проводили по известному методу [1]. Структура модифицирован-


ного алюмосиликата отличается от исходной, поскольку полисахарид вне-дряется в межслоевое пространство силиката, изменяя ее. Для снижения фрикционных качеств природных силикатов и их компо-

зиций природный серпентинит заменили искусственным металлосилокса-ном, который имеет стабильные химический состав и структуру, а также обеспечивается возможность плакирования частиц природного алюмоси-ликата при использовании металлосилоксана. Кроме того, обеспечивается возможность использования недорогого металлосилоксана для модифици-рования природного алюмосиликата. При этом создается основа, на кото-рой формируется металлокерамическое покрытие. Благодаря этому повы-шаются стабильность, прочность и долговечность антифрикционного по-крытия. Металлосилоксан был выбран в качестве модификатора, так как он име-

ет слоистую структуру с d100 близкую к d100 алюмосиликата, легко раство-рим в органических растворителях и таким образом его легко наносить на поверхность алюмосиликата [1]. Поиск оптимального химического состава материалов для упрочнения

шеек коленчатых валов для решения задачи повышения их долговечности путем получения износостойких композиционных покрытий осуществлял-ся в соответствии блок-схемой (рис. 1). Для формирования металлокерамических износостойких пленок на по-

верхностях трения в настоящее время используются следующие методы: подача минералов в зону трения во время штатной эксплуатации машины, механизма или оборудования; ультразвуковая обработка с подачей смазки, содержащей минералы, в зону упрочнения и фрикционно-механическая [1, 2, 5, 6]. Однако наиболее простым и технологичным способом модифици-рования шеек коленчатых валов является фрикционно-механический, так позволяет производить механическую обработку и модифицирование на одном станке без его переустановки. Для модифицирования шеек коленча-тых валов фрикционно-механическим методом используется стальной или чугунный индентор, который прижимается к упрочняемой поверхности с требуемым усилием. Смесь минеральных или органоминеральных мате-риалов со смазкой подается в зону трибоконтакта. Коленчатый вал приво-дится во вращение на токарном или специализированном станке для шли-фования коленчатых валов. В результате исследования были разработаны композиции материалов,

обладающие наиболее высокой износостойкостью, минимальным коэффи-циентом трения и оптимальной топографией покрытий для упрочнения шеек коленчатого вала. Наиболее перспективными материалами являются: алюмосиликат, модифицированный металлосилоксаном и алюмосиликат, модифицированный полисахаридом и карбонатом магния.


Рис. 1. Блок-схема поиска оптимального химического состава

материалов для модифицирования шеек коленчатых валов (См – стоимость модифицирования шеек; Св – стоимость восстановления вала; tв – ресурс вала

с металлокерамическим покрытием ; tн – ресурс нового вала) Список литературы 1. Леонтьев, Л. Б., Леонтьев, А.Л., Шапкин, Н.П. Разработка композиционных изно-

состойких покрытий для пар трения «плунжер – втулка» топливных насосов высокого давления дизелей: монография [Электронный ресурс] / Л. Б. Леонтьев, А. Л. Леонтьев, Н.П. Шапкин //– Владивосток: Издательский дом ДВФУ, 2012. – 103 с. – Режим досту-па: http://www.dvfu.ru/web/is/monografii2.


2. Телух, Д. М. Введение в проблему использования природных слоистых гидроси-ликатов в трибосопряжениях [Электронный ресурс] / Д. М. Телух, В. В. Кузьмин, В. Н. Усачев // Интернет-журнал «Трение, износ, смазка». – 2009. – №3. – С. 1–10. – Режим доступа http://www.74rif.ru/class-prisad.html.

3. Кириллина, Ю. В., Слепцова, С. А. Свойства полимер-силикатных нанокомпози-тов на основе политетрафторэтилена и серпентинита // Высокие технологии, исследо-вания, образование, экономика. Т. 1. Сборник статей 14 международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработ-ка и применение высоких технологий в промышленности и экономике. - С-Петербург, изд-во политехнического ун-та. -2012. – С. 96–101.

4. Maguy Jaber. A new Al, Mg-organoclay // New J Chem, 2002, №26. P. 1597–1600. 5. Погодаев, Л. И. Структурно-энергетические модели надежности материалов и

технических средств / Л. И. Погодаев, А. А. Кузьмин. – СПб.: СПГУВК, 2010. – 123 с. 6. Хмелевская, В. Б. Технологии восстановления и упрочнения деталей судовых ме-

ханизмов и триботехнические характеристики покрытий / В. Б. Хмелевская, Л. Б. Леонтьев, Ю. Г. Лавров. – СПб.: СПГУВК, 2002. – 309 с.

УДК 67.02 ПАНОЧЕВНЫЙ ПАВЕЛ НИКОЛАЕВИЧ,

СТЕЛЬМАКОВ ВАДИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ГИМАДЕЕВ МИХАИЛ РАДИКОВИЧ,

ПШЕНИЧНЫЙ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ Россия, Хабаровск, Тихоокеанский государственный университет

[email protected]

ОБРАЗОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ

Паночевный П.Н., Стельмаков В.А., Гимадеев М.Р., Пшеничный А.В. ОБРАЗОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ

В статье рассматривается механизм образования шероховатости по-верхности при лезвийной обработке (на примере токарной обработки). Приводятся формулы, позволяющие связать шероховатость поверхности с технологическими режимами резания, а так же представлен экспери-мент иллюстрирующий связь между различными параметрами шерохо-ватости (по ГОСТ 2789 и ISO 4287) и технологическими режимами.

Основываясь на трудах Д. Уайтхауза [1] и других многочисленных ис-

следованиях можно сделать вывод о целесообразности использования мет-рологии поверхности для контроля обработки поверхностей деталей и со-стояния станка при лезвийной обработке. На рисунке 1 показано примене-ние метрологии поверхности при токарной обработке.


Рисунок 1 – Применение метрологии поверхности при токарной обработке.

При равномерном резании при точении, без образования наростов и ско-

лов инструмента, поверхность получится регулярной и более или менее одинаковой на всей площади. Потому разброс значений параметров ее микрогеометрии будет невелик, а малый разброс показывает, что процесс обработки находится под контролем. Наиболее важны при этом два фактора – разброс значений параметра

поверхности и его абсолютная величина, и не имеет значения, какой пара-метр поверхности измеряется. На рисунке 2 представлена схема образования шероховатости поверхно-

сти при цилиндрическом точении.

Рисунок 2 - Схема образования шероховатости поверхности при цилинд-

рическом точении. Параметрами точения, оказывающими влияние на шероховатость, явля-

ются: скорость резания (скорость вращения детали или линейная скорость движения обрабатываемой поверхности); подача (величина перемещения резца на один оборот детали); глубина резания (толщина срезаемого мате-риала); геометрия режущей части инструмента; смазочно-охлаждающая жидкость (наличие, свойства и способ подачи – струйный, капельный, аэ-розольный); точность и жесткость системы СПИД и др. Можно легко связать значения шероховатости со следами обработки.


Рисунок 3 – Профиль поверхности, образованный при точении резцом со

скругленной вершиной. Увеличение радиуса закругления вершины резца приводит к уменьше-

нию высоты Rz (ГОСТ 2789) шероховатости. Профессор В.Л.Чебышев предложил определять высоту Rz (ГОСТ 2789) неровностей при обработке резцом в зависимости от подачи S и радиуса r закругления вершины резца по формуле:

rSRz8

2

Можно видеть, что для такой геометрии резца подача оказывает опреде-ляющее значение на величину шероховатости – Rz пропорционально S2. Приблизительное значение Rа равно:

rSRa

203,0

Эти простые формулы дают теоретические значения параметров Ra и

Rz(ГОСТ 2789) поверхности в виде функций режимов точения. На практи-ке их величины несколько меньше, поскольку такие факторы, как трение о заднюю поверхность резца, наростообразование и хрупкое разрушение ма-териала в зоне резания, оказывают свое влияние на шероховатость. Представляется интересным на практике, используя современный ре-

жущий инструмент (SANDVIK COROMAND с пластинками для обработки алюминия CoroKey DCGX 11 T3 08-AL H10), высокоточный производи-тельный станок (CТХ 310 Ecoline) и современное метрологическое обору-дование (Surfcom 1800D, Planar micro 200) провести дисперсионные ана-лиз, позволяющий оценить значимость влияния режимов точения (скоро-


сти вращения шпинделя, подачи и глубины резания) на шероховатость в специально ограниченной локальной области факторного пространства. План эксперимента по методу латинского квадрата [2] представлен в

таблице 1, где S – скорость вращения шпинделя, F – подача, t – глубина ре-зания.

Таблица 1 – План эксперимента.

Х11 S=3000 об/мин



Х21 F=0,2мм/обр. Х31 t=1мм Х32 t=2мм X33 t=3мм X22 F=0,3 мм/обр. Х32 t=2мм X33 t=3мм Х31 t=1мм X23 F=0,4 мм/обр. X33 t=3мм Х31 t=1мм Х32 t=2мм

Результаты эксперимента представлены в таблицах 2, 3. Параметры ше-

роховатости приведены в соответствии с ГОСТ 2789 [3] и ISO 4287 [4]. Таблица 2 – Значения параметров Ra (ГОСТ 2789 и ISO 4287), Rmax

(ГОСТ 2789)/Rz (ISO 4287), Sm(ГОСТ 2789)/Rsm (ISO 4287) Ra Rmax/Rz Sm/ Rsm

1,64 1,61 1,63 7,344 7,444 7,158 205,29 201,76 205,293,48 3,36 3,50 14,638 14,12 14,642 305,32 305,09 307,626,44 6,50 6,22 27,996 27,36 27,25 425,95 425,48 403,29

Таблица 3 – Профилограммы

Х11 Х12 Х13 Х21

Х22


Х23

Дисперсионный анализ показывает, что при доверительной вероятности

0,95 в данном факторном пространстве (только на данном оборудовании и при данных режимах) подача является фактором значительно влияющим на показатели шероховатости (Ra, Rmax/Rz, Sm/Rsm), а влиянием частоты вращения шпинделя и глубины резания можно пренебречь. Понимание связей между технологическими параметрами и образую-

щейся шероховатостью поверхности является важной задачей, т.к. шеро-ховатость в дальнейшем будет оказывать существенное влияние на рабо-тоспособность поверхностей при эксплуатации. Список литературы 1. Д. Уайтхауз Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и при-

боры: Научное издание/ Д. Уайтхауз – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 471 с.

2. Ящерицын, П. И. Планирование эксперимента в машиностроении/ П. И. Яще-рицын, Е. И. Махаринский. - Минск: Вышэйшая школа, 1985. - 286 c.

3. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обо-значения М. : Изд-во стандартов, 1981. 27 с.

4. ISO 4287-97 Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхно-сти. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры М. : Изд-во стандартов, 2001. 37 с.


УДК 621.382 ПЕРИНСКАЯ ЕСЕНИЯ ДМИТРИЕВНА, ПЯТАКОВА КРИСТИНА СЕРГЕЕВНА Научный руководитель: к.т.н., доцент

ПЕРИНСКАЯ ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА Россия, Саратовский государственный технический университет


ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - БАЗОВЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ

Перинская Е.Д., Пятакова К.С., Перинская И.В. ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - БАЗОВЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ

Развитие ионно-лучевой технологии опирается на глубокие фундамен-тальные исследования взаимодействия быстрых заряженных частиц с твердыми металлами, включая, как вопросы прохождения, торможения и рассеяния ионов, так и совокупность изменений структуры и свойств ионно-имплантированных твердых тел. Исследования по эффектам ион-ной имплантации в металлы ведутся по многим направлениям от моде-лирования нейтронных дефектов в стенках ядерных реакторов до про-блем повышения срока службы шарикоподшипников.

Создание активных структур GaAs является важнейшей, но не единст-

венной областью применения ионно-лучевых методов в монолитно-интегральной технологии. В составе монолитно-интегральной технологии (МИТ) отсутствуют операции, которые в принципе не могли быть реализо-ваны ионно-лучевыми методами. По каждой из этих операций проводятся многочисленные разработки, многие из которых уже используются при из-готовлении полупроводниковых приборов и ИС. Одной из таких операций является межэлементная электрическая изоля-

ция приборов на GaAs. Высокорезистивные слои GaAs с ρ~1070м·см, ус-тойчивые при высокотемпературном отжиге, создаются имплантацией ио-нов кислорода. При Ф кислорода 1015 см-2 образуются слои с ρ ~ 1080м·см и d до 0,6 мкм Образование слоев с ρ больше 107Ом·см в случае протон-ной бомбардировки происходит при Ф выше 5·1012 см-2, причем уменьше-ние концентрации электронов наблюдается в слое d~0,8 мкм [1]. Новые возможности для использования ионной обработки в МИТ от-

крываются в связи с установлением эффекта аномально высокого влияния имплантации на химическую активность твердых тел. В первую очередь это относится к процессам литографии. Стандартный литографический процесс включает нанесение слоя резиста на пластину, формирование ри-сунка в резисте (экспонирование), проявление резиста и передачу изобра-жения с резиста на пластину. Наибольшие потенциальные возможности и практически полную совместимость с другими операциями создания мо-нолитно-интегальных схем (МИС) имеет ионная литография, одной из


проблем которой является разработка ионорезистов [2]. Резисты, чувстви-тельные к выбранному излучению, обеспечивают изменение химической активности, облученных областей. Подобные изменения могут происхо-дить и при непосредственном облучении пластины, что наиболее харак-терно для ионной обработки и позволяет осуществить литографию без ре-зистов и защитных покрытий. Реализация таких процессов связана с эф-фектом аномально высокого изменения химической активности (активации и пассивации) поверхности металлических слоев при ионном облучении [1]. В отличие от более ранних работ было установлено, что зависимость скорости травления от дозы и энергии ионов аргона носит немонотонный и пороговый характер. Пороговые значения дозы определяются энергией ионов и почти не зависят от природы и структуры имплантируемого мате-риала. При оптимальной энергии облучения 60 кэВ и дозе ионов аргона выше 103мкКл/см2 скорость травления в стандартных жидкостных трави-телях уменьшается по крайней мере в 100 раз для слоев хрома, алюминия, пермаллоя, меди, тантала толщиной 0,1-0,5 мкм. Аналогичный эффект имеет место для золота и резистивных сплавов. Напротив, ускоряющий эффект при энергии ионов 150 кэВ не носит порогового характера и силь-но зависит от природы и структурного состояния исследуемого образца. Наблюдавшиеся эффекты аналогичны установленному свойству неокис-

ляемости ультрадисперсных форм простых веществ, находящихся на по-верхности космических тел. Эти эффекты открывают новые возможности в решении проблем коррозионной стойкости, химической пассивации, лито-графии. Считается, что химическая пассивация «лунного» железа обуслов-лена космическим облучением. Можно предположить, что ионная бом-бардировка в определенной степени имитирует «солнечный ветер». Воз-можны два механизма аномально сильно ионной пассивации металлов. Модель полимеризации предполагает ионизацию молекулярных фрагмен-тов пленки поверхностных загрязнений при столкновениях с падающими ионами и их сшивку по мере поступления электронов из нижележащего металлического слоя. Наиболее интенсивно процесс протекает на участках с меньшей толщиной полимерного диэлектрического слоя, что обусловли-вает высокую равномерность и низкую дефектность образующегося сверхтонкого (тысячные доли микрометров) нанополимерного покрытия [1]. В модели кластеризации предполагается, что влияние радиационных дефектов на взаимодействие атомов матрицы приводит к локально упо-рядоченной перестройке конфигурации химических связей в замкнутых микрообъемах (кластерах), инертных по отношению к внешним химиче-ским воздействиям и образованию химически пассивной кластерной структуры материала при некоторой пороговой концентрации вводимых дефектов. Очевидно, механизм ионной пассивации допускает эффективное электрическое управление процессом. Активация металлов связана, веро-ятно, с накоплением точечных дефектов при облучении.


Переход к монолитной технологии повышает значимость решения про-блемы качества полупроводниковых структур, что связано с установлени-ем корреляции между параметрами полупроводникового материала и при-боров на его основе, а также с разработкой методов описания свойств кри-сталлов, пригодных для синтеза технологий полупроводниковых структур и элементов. Решать эту проблему возможно, используя спектр механиз-мов рассеяния носителей тока, определяемых из результатов электрофизи-ческих измерений. Применение методов кластерной динамики [2] в на-стоящее время позволило понять многие физико-химические особенности ионно-легированных слоев. Решение указанных вопросов позволит в пол-ной мере реализовать преимущества ионно-лучевой технологии при изго-товлении монолитных СВЧ устройств. Список литературы 1. Ионно-лучевая нанотехнология и компоненты СВЧ устройств / И.В. Перинская,

В.В. Перинский, В.Н. Лясников.– Саратов: ИЦ «Наука», 2012. - 142 с. 2.Физико-технологические особенности ионного легирования монокристаллического

и эпитаксиального арсенида галлия для монолитных СВЧ устройств / Б. В. Козейкин [и др.]. – Москва: Изд-во ЦНИИ Электроника, 1993. - 48 с.

3. Перинская И.В., Перинский В.В., Лясников В.Н. Субмикронная ионная литогра-фия без защитных покрытий / И.В. Перинская, В.В. Перинский, В.Н. Лясников // Извес-тия ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машино-строении». - 2011.- № 5(78). - Вып. 5. - С. 109-111.

ПЛАТОНОВ ВАДИМ БОРИСОВИЧ, студент группы НМ-41м ПЛАТОНОВА МАРГАРИТА БОРИСОВНА,

студентка группы КИ-41б ШУТЯЕВА ОЛЕСЯ ИГОРЕВНА, студентка группы НМ-41б РЯПОЛОВ ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ, доцент кафедры НТ ЕНФ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет

ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ОТ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА

Платонов В.Б., Платонова М.Б., Шутяева О.И., Ряполов П.А. ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ОТ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА

Для проведения исследований магнитной жидкости (МЖ) на установке описанной в работах: «Разработка лабораторной установки для исследова-ния уникальных свойств нанодисперсной магнитной жидкости» и «Уста-новка для изучения свойств капли магнитной жидкости, левитирующей в переменном магнитном поле», был разработан метод для определения за-висимости параметров магнитной жидкости от объемной концентрации магнетита. Для проведения эксперимента была взята магнитная жидкость МЖ-1

(жидкость-носитель – трансформаторное масло). Первое подвешивание производилось с не разбавленным образцом МЖ, перед каждым после-дующим подвешиванием капли образец разбавлялся чистым трансформа-


торным маслом, для уменьшения объемной концентрации магнетита в нем. После подвешивания производились измерения массы МЖ, захваченной шарообразным магнитом,плотности и объемной концентрации получивше-гося в процессе разбавления образца. В итоге были получены данные, представленные на рисунке 1 и рисунке 2.

МЖ 1,41 г 1,398 г/мл 12,16 %

МЖ 1,06 г 1,204 г/мл 7,49 %

МЖ 0,97 г 1,130 г/мл 5,71 %

МЖ 0,86г 1,085г/мл 4,63%

а) б) в) г) Рисунок 1 – Зависимость параметров МЖ от объемной концентрации

магнетита

МЖ 0,8 г 1,065 г/мл 4,15 %

МЖ 0,76 г 1,035 г/мл 3,43 %

МЖ 0,71 г 1,020 г/мл 3,07 %

МЖ 0,64г 1,005г/мл 2,71%

д) е) д) з) Рисунок 2 – Зависимость параметров МЖ от объемной концентрации

магнетита

На основе полученных данных была построена зависимость массы МЖ от объемной концентрации магнетита в ней (рисунок 3)


Рисунок 3 – Зависимость массы МЖ от объемной концентрации

Можно сделать вывод, что количество захватываемой на шарообразный магнит МЖ зависит не только от вязкости и намагниченности насыщения, но и от объемной концентрации и, следовательно, плотности.

2 Зависимость формы и числа пиков МЖ от её количества Для проведения эксперимента была взята магнитная жидкость МЖ-2

(жидкость-носитель – керосин). Первое подвешивание производилось с минимальным количеством МЖ, перед каждым последующим подвешива-нием количество жидкости увеличивалось до достижения максимума. По-сле подвешивания производились измерения массы МЖ, захваченной ша-рообразным магнитом. В итоге были получены данные, представленные на рисунке 4.

mМЖ 0,12г МЖ 0,096мл

mМЖ 0,24г МЖ 0,198 мл

mМЖ 0,47 г МЖ 0,375 мл

mМЖ 0,68 г МЖ 0,543 мл

а) б) в) г)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 5 10 15

φ, %

mМЖ, г


mМЖ 1,16 г МЖ 0,927 мл

mМЖ 1,37 г МЖ 1,094 мл

mМЖ 1,56 г МЖ 1,246 мл

mМЖ 1,74г МЖ 1,390 мл

д) е) ж) з) Рисунок 4– Зависимость размера и числа пиков МЖ от её количества

Из рисунков 4 а и б видно, что при данных условиях количества МЖ не

достаточно для формирования четко выраженных пиков. На рисунков 4 в-з можно увидеть, что количества МЖ достаточно для формирования пиков и что с увеличением количества МЖ число пиков уменьшается, а их размер увеличивается. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-

5515.2014.8 Список литературы 1. Перспективное развитие науки, техники и технологий / Платонов В. Б.// Разработ-

ка лабораторной установки для исследования уникальных свойств нанодисперсной магнитной жидкости. – 2013. – Материалы III-й Международной научно-практической конференции (18 октября 2013 года), стр. 84-86

2. Полунин В. М. Акустические эффекты в магнитных жидкостях. М:ФМАТЛИТ, 2008. 208 с.

3. Guy Marsden, “Levitation!” Nuts and Volts Magazine, vol.24, no.9, September 2003, pp.58-61.

4. K. A. Lilienkampand, K. H. Lundberg, “Low-cost magnetic levitation project kits for teaching feedback system design,” in Proc. 2004 Amer. Control Conf., Boston, MA, June 2004, pp. 1308–1313.


УДК 621.65 ПОЛЬСКИЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ПРЫТКОВА ЕКАТЕРИНА СЕРГЕЕВНА

Россия, г. Брянск, Брянский государственный технический университет [email protected]

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ

ТОЧНОСТИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ

Польский Е.А., Прыткова Е.С. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ

В статье изложены научные подходы к технологическому обеспечению точности при обработке деталей на станках с числовым программным управлением на основе анализа размерных связей, возникающих на этапах технической подготовки производства. Приводится методика определе-ния настроечного размера с учетом оптимизации размерно-точностного анализа и элементарных составляющих суммарной погрешности обра-ботки.

Если требования производства в процессе проектирования и простанов-

ки размеров детали учитываются в недостаточной мере, то при изготовле-нии и восстановлении деталей возникают затруднения, которые удлиняют сроки подготовки производства и могут вызвать дополнительную потреб-ность в технологической оснастке и привести к увеличению трудоемкости, что в конечном итоге приведет к увеличению себестоимости продукции [1]. В формализованном виде процесс обеспечения технологичности изделия

можно представить как воздействие на множество параметров точности размеров изделия X={x1,...,xn}, которое приводит к достижению экстре-мальной цели при соблюдении сформулированных ограничений вида

0)( Xgi и 0)( Xh j [2].

,,1 ,0)(;,1 ,0)(

:

)(

JjXhIiXg

S

extrXQ

j

i

SX

где Q, g, h - функции, которые определяются исходя из требований точ-

ности размеров изделия и разнообразных производственных, эксплуатаци-онных и ремонтных факторов, влияющих на технологичность изделий. Модель размерной структуры технологического процесса механической

обработки в виде совокупности графа размерной структуры G и некоторо-го множества конструктивных, технологических, структурных и экономи-ческих условий оптимальности ТП U выглядит так:

UGM , .


В рассмотренной методике размерного анализа и расчёта размерных це-пей размерная структура техпроцесса представляется в двух основных ви-дах: в виде размерной схемы и в виде размерного графа, объединяющего размеры детали, заготовки и техпроцесса

техзагдет GGGG ,, , где Gдет - граф конструкторских размеров детали, Gзаг - граф конструк-

торских размеров исходной заготовки, Gтех - граф технологических раз-меров и припусков ТП механической обработки. К изменяемым размерам отнесем технологические размеры, выполняе-

мые на операциях технологического процесса, их простановка изменяется при изменении технологических и измерительных баз на операциях. Погрешность обработки – параметр, зависящий (при неизменных планах

обработки поверхностей) от совокупности технологических факторов. Он влияет на выбор допусков технологических размеров и определяет эконо-мическую эффективность ТП. Для его учёта создадим для каждой типовой размерной структуры матрицу средне-экономических допусков (СЭД) на основе матрицы размерной структуры.

kkkk

kij

k

СЭД

TTT

TTTTTT

М

...

...

...

21

221

11211

, где Tij - средне-экономический допуск технологического размера между

i-той и j-той поверхностями, если с i-той поверхности снимается припуск, а j-тая используется в качестве измерительной базы. Часть ограничений учитывается при построении матрицы типовой раз-

мерной структуры ТП, для учета остальных на основе МСЭД создаем мат-рицу точности и свойств поверхностей (ТСП), записывая в матрице эконо-мических допусков нули вместо допуска для тех случаев, когда простанов-ка размера между поверхностями не возможна В формализованном виде зависимость определения оптимального соот-

ношения размеров примет вид:

kk

ji

k

uuijijijij btecQ

,

1,1

1

1)(2

1,

где 1/2 - коэффициент, учитывающий дублирование размерных связей в матрице ТРС; k - количество узлов графа размерной структуры (равно раз-мерности матрицы ТРС); cij=2K-y - коэффициент увеличения трудоемко-сти при ужесточении средне-экономического допуска (по существующим нормативам при увеличении точности на квалитет (К-Ку), увеличивается в 2 раза); eij=1000/lij - коэффициент приведения точности (равен обратной величине единицы допуска, приведенной к мм), 1/мм; tij - коэффициент из


матрицы ТСП, мм; b(ij)u - коэффициент матрицы размерных цепей, соот-ветствующий aij из матрицы РС. Критерий Q учитывает комплекс конструкторско-технологических и

структурных ограничений матрицы точности и свойств поверхностей, эко-номических факторов целевой функции, при этом является безразмерной величиной, не изменяющей физического смысла. Размерно-точностной анализ технологического процесса оптимизирует-

ся по критериям минимизации припуска и (или) миниммуму рабочих хо-дов при различных схемах простановки операционных размеров. Технологическое обеспечение требуемой точности размеров и допусков

отклонения от правильной геометрической формы деталей на основе ана-лиза размерных связей технологического процесса механической обработ-ки и условий выполнения технологического перехода является достаточно актуальной задачей. Под наладкой (ГОСТ 3.1109-82) технологической системы понимают

приведение ее в рабочее состояние, пригодное для использования при вы-полнении технологической операции, процесса. Наладка в общем случае включает согласованную установку режущего инструмента, рабочих орга-нов станка, приспособления в положение, которое с учетом явлений, про-исходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера с установленным допуском на изготовление. Настройка может производиться как для обработки единичной заготов-

ки, так и партии деталей. Взаимное положение элементов технологической системы определяется «установочным размером». При каждом регулиро-вании системы или смене инструмента невозможно обеспечить одно и то же его положение. Поле рассеяния положений инструмента при наладке называют погрешностью наладки станка на размер и обозначают Ориенти-ровочно погрешность можно принять равной разности между предельны-ми значениями установочного размера. В первом случае применяют методы обеспечения точности размера по

разметке или пробных рабочих ходов. Во втором - метод автоматического получения размера на заранее настроенном (налаженном) станке. Особенностью настройки является необходимость такого расположения

будущего поля рассеивания размеров партии деталей внутри поля допуска, чтобы оставить наибольшую возможную величину последнего b для ком-пенсации погрешностей, порождаемых систематически действующими по-стоянными факторами (износом режущего инструмента и др.), Часто до-пуск а предназначается для компенсации возможного уменьшения разме-ров детали от нагревания технологической системы или от других пере-менных факторов (в большом числе случаев величина а - мала и ею можно пренебречь). Суммарная погрешность обработки, обусловленная режимом резания и

другими технологическими параметрами, запишется следующим образом:


2

2

32 4

1

1 sin2

11 1 sin

21

1

0,25 1,275 0,

2 1,25

20 1 1sin

arccos 10,51 1 cos

sin cos sin

0,3sin 0,4650,5

x

x

р xj g пр

b

b

A

L Stc E d c D j

a Bbtg arctgB a BB St

B

B БAB БЕ

1

1 1

625 0,55

0,25 0,075 0,275

0,503

1

cos

sin4

10 ;0,5 1

Hn xRmyg m p zB

H BH m H и

ЕБВГ Д erf

C F Rl dlR R c БВ ER S R S

По приведенной формуле [3] может быть определена суммарная по-

грешность обработки, обусловленная факторами, непосредственно связан-ными с процессом резания, а также решена обратная задача, т.е. по задан-ному значению суммарной погрешности может быть определено требуе-мое сочетание режима резания. Список литературы 1. Инженерия поверхности деталей / Колл. авт.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Машино-

строение. 2008. – 320 с.: ил. 2. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение,

2000 г., 318 с. 3. В. Ф. Безъязычный. Метод подобия в технологии машиностроения. – М.: Маши-

ностроение, 2012. – 320 с.: ил.

УДК 621.65.021 ПОЛЬСКИЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, КИСТЕНЬ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Россия, Брянский государственный технический университет [email protected]

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПРОТОТИПОВ УЗЛОВ МАШИН С УЧЕТОМ ИХ

ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Польский Е.А., Кистень Д.В. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПРОТОТИПОВ УЗЛОВ МАШИН С УЧЕТОМ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ В статье изложены научные подходы к технологическому обеспечению

долговечности узлов деталей машин на основе анализа размерных связей, возникающих на основных этапах жизненного цикла изделия. Приводится методика оптимизации технологической операции с проектированием стратегии обработки элементарной поверхности при ее реализации на


современных многоцелевых станках для формирования требуемых экс-плуатационных свойств элементарных прототипов с учетом изменений их размерных параметров в процессе сборки и эксплуатации.

На этапе изготовления жизненного цикла изделия происходит процесс

формирования поверхностей детали. Причем он начинается с получения заготовки и заканчивается окончательной чистовой обработкой, и каждый из этих методов оказывает определенное влияние на качестве поверхност-ного слоя готовой детали [1]. Изучением влияния на формирование каче-ства поверхностного слоя деталей предшествующих технологических пе-ределов, операций или переходов занимается наука о технологической на-следственности. Технологическая подготовка в современных условиях, не может осуще-

ствляется без использования средств автоматизации и систем автоматизи-рованного производства (CAD/CAM/CAE-систем). Применение этих сис-тем должно быть неразрывно связано с CALS-технологиями – современ-ными технологиями информационной интеграции процессов, выполняю-щихся в ходе всего жизненного цикла продукции и ее компонентов. Проанализировав возможные подходы к классификации соединений,

была предпринята попытка объединить их положительные стороны, сделав упрощенную обобщенную классификацию сборочных соединений, с до-бавлением необходимых параметров качества для каждого соединения. За основу взята идея классификации соединений с учетом контакта поверхно-стей и их кинематической подвижности. При эксплуатации размерные связи не остаются постоянными [2]. На

машину будут воздействовать внешние и внутренние факторы, которые приводят к потере точности. Такие воздействия необходимо учитывать для комплексного обеспечения точности, поэтому для расчета размерных це-пей необходимо выделить еще одну группу размеров – эксплуатационные размеры. Они описывают дополнительные размерные связи, возникающие при эксплуатации изделия. Включение эксплуатационных размеров в кон-структорские размерные цепи, позволяет обеспечивать требуемую точ-ность функциональных параметров в течение заданной долговечности из-делия. При проведении размерного анализа с учетом эксплуатационных про-

цессов изнашивание удобнее всего оценивать линейным износом – необра-тимым изменением формы и размеров контактирующих тел, в направле-нии перпендикулярным к поверхности трения. В зависимости от парамет-ров нагружения, а, в общем случае, и от неоднородности свойств изнаши-ваемых поверхностей, линейный износ будет неравномерным. Для неподвижного вида сопряжения деталей принимаем, что происхо-

дит условное перемещение друг относительно друга на расстояния, соиз-


меримые с базовой длинной вследствие вибраций. Для такого вида сопря-жения характерным видом износа является фреттинг-износ [2]. После подстановки в уравнение для контактного давления условия рав-

новесия и интегрирования получаем следующую систему уравнений:

min2121

2

min2121

2

21

34)(

21

43)(

UabtVkk

balP

UabtVkk

balP

y

x

p

p

Решая систему уравнений, определяем β1 и β2 и параметр Umin. Коэффициенты k1 и k2 в этих и последующих выражениях являются ко-

эффициентами jвнутk . Они определяют величину допуска эксплуатационно-го звена как функцию внутренних факторов (параметров качества поверх-ностного слоя, свойств материала, параметров технологической обработки поверхности и др.). Остальная часть зависимости характеризует коэффи-циент jвнешk , т.к. описывает внешние факторы, воздействующие на процесс изнашивания. Для второго вида сопряжения характерно неравномерность изнашивания одного из тел. Список литературы 1. Инженерия поверхности деталей / Колл. авт.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Машино-

строение. 2008. – 320 с.: ил. 2. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение,

2000 г., 318 с.

УДК 61.35.29

САФАЕВА ДИАНА РАДИКОВНА, ДРУЖИНИНА ЕВГЕНИЯ ВЛАДИМИРОВНА,

ТИТОВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА, МАЙДАН ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ


ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО НИТРИДА БОРА

ИЗ СМЕСИ «NH4BF4 + NaN3» ПО ТЕХНОЛОГИИ СВС-АЗ Сафаева Д.Р., Дружинина Е. В., Титова Ю.В., Майдан Д.А. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО НИТРИДА БОРА ИЗ СМЕСИ «NH4BF4 + NaN3» ПО ТЕХНОЛОГИИ СВС-АЗ

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследо-ваний возможности получения порошка нитрида бора из смеси «тетраф-торборат аммония – азид натрия» по азидной технологии самораспрост-раняющегося высокотемпературного синтеза.

Благодаря высокой твердости, высоким диэлектрическим свойствам,

способности к люминесценции, стойкости к абразивному износу, нитрид бора нашел широкое применение в реакциях промышленного органическо-го синтеза, в изделиях высокотемпературной техники, в производстве по-


лупроводников, в получении высокочистых металлов, газовых диэлектри-ков, в качестве огнетушащего средства, в производстве промышленной ке-рамики. Традиционно нитрид бора получают синтезом из простых веществ, ме-

тодом восстановления-азотирования кислородных соединений бора и ме-тодом осаждения из газовой фазы. Целью работы являлось исследование возможности получения BN мето-

дом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в лабораторном реакторе из смеси «тетрафторборат аммония – азид натрия». Стехиометрическое уравнение получения нитрида бора по азидной тех-

нологии СВС выглядит следующим образом: NH4BF4 + хNaN3 = BN + xNaF + 3x/2N2 + x/2H2 + (4–x)HF.

Для определения возможности получения нитрида бора из предложен-ной СВС-системы был проведен термодинамический анализ с помощью компьютерной программы Thermo. Результаты расчетов адиабатической температуры горения и энтальпии системы приведены на рисунке 1. Известно, что нитрид бора образуется при температуре около 1300 °С.

Из рисунка 1 видно, что адиабатические температуры горения всех пред-ложенных систем достаточны для образования нитрида бора. Отрицатель-ные значения энтальпии реакции говорят о том, что реакции идет с выде-лением тепла. Это является необходимым условием протекания процесса СВС.

Рис. 1. Результаты термодинамического анализа горения системы

«NH4BF4 + xNAN3» в зависимости от содержания азида натрия

Экспериментальная часть работы сводилась к проведению синтеза нит-рида бора на лабораторной установке СВС-Аз. Методика проведения син-теза подробно описана в работах [1, 2]. На 2 рисунке представлены зави-

‐800

‐700

‐600

‐500

‐400

‐300

‐200

‐100

0

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 1 2 3 4 5

Энталь

пия, кДж

Адиа

батиче

ская

темпе

ратура

, Тад

, К

Содержание азида натрия, мольАдиабатическая температура, Тад, К Энтальпия, кДж


симости температуры и скорости горения смеси «тетрафторборат аммония – азид натрия» от содержания азида натрия. Видно, что с увеличением со-держания азида натрия в исходной смеси температура и скорость горения снижаются.

Рис. 2. Зависимости температуры и скорости горения смеси

«NH4BF4 + хNaN3» от содержания азида натрия

Представленные экспериментальные зависимости согласуются с теоре-тическим термодинамическим анализом. Ниже представлены результаты исследований продуктов горения. Для

исследования синтезированных продуктов проводились рентгенофазовый (рис. 3) и микроструктурный (рис. 4) анализы. Фазовый состав продуктов синтеза определяли на автоматизированном рентгеновском дифрактометре ARL X'TRA, съемку рентгеновских спектров проводили с помощью Cu-излучения. Исследование топографии поверхности и морфологии частиц порошка проводились на растровом электронном микроскопе JSM-6390A с приставкой Jeol JED-2200.

Рис. 3. РФА продуктов горения смеси «NH4BF4 + 4NaN3»

TГ = ‐442x + 3315R² = 0,9326

UГ = ‐0,228x + 1,82R² = 0,9928

0

1

2

3

4

5

6

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6

Скор

ость го

рени

я, см/с

Темпе

ратура

горе

ния, °С

Содержание азида натрия, мольТемпература горения, °С Скорость горения, см/сЛинейная (Температура горения, °С) Линейная (Скорость горения, см/с)


Из рентгенограммы видно, что продукты горения смеси «NH4BF4 + 4NaN3» содержат целевой продукт горения – нитрид бора.

Рис. 4. Микроструктура порошка нитрида бора, синтезированного из смеси «NH4BF4 + 4NaN3»

На фотографиях микроструктуры видны частицысферической и непра-

вильной формы нитрида бора и побочных продуктов. На основании результатов проведенных теоретических и эксперимен-

тальных исследований можно сделать следующие выводы: 1. Исходя из результатов рентгенофазового и микроструктурного анали-

зов, для синтеза нитрида бора целесообразно использовать смесь состава «NH4BF4 + 4NaN3».

2. Продукты синтеза указанной шихтыпредставляют собой смесь двух фаз: нитрида бора и тетрафторбората аммония со средним размером час-тиц 100-200 нм. Список литературы 1. Амосов, А. П. Азидная технология самораспространяющегося высокотемператур-

ного синтеза микро- и нанопорошков нитридов [Текст] / А. П. Амосов, Г. В. Бичуров. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 526 с. – ISBN 987-5-94275-344-3.

2. Амосов, А. П. Порошковая технология самораспростра-няющегося высокотемпе-ратурного синтеза материалов [Текст]: Учеб.пособие / А. П. Амосов, И. П. Боровинская, А. Г. Мержанов; Под научной редакцией В. Н. Анциферова. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 567 с.

3. Бичуров, Г. В. Азидная технология самораспространяющегося высокотемпера-турного синтеза микро- и нанопорошков нитридных композиций [Текст]: Монография / Г. В. Бичуров, Л. А. Шиганова, Ю. В. Титова. – М.: Машиностроение, 2012. – 519 с. – ISBN – 978-5-94275-658-1.


УДК 658.5:519.2 СТОРУБЛЕВ МАКСИМ ЛЕОНИДОВИЧ

Россия, г. Курск, Юго-Западный государственный университет [email protected]

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ГИБКОСТИ ПРОЦЕССОВ

ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА ПО ВРЕМЕНИ ПРИ ВЫБОРЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ

Сторублев м.л. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ГИБКОСТИ ПРОЦЕССОВ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА ПО ВРЕМЕНИ ПРИ ВЫБОРЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ

Для обеспечения и повышения управляемости процессов интегрирован-ных систем менеджмента указана необходимость оценки их гибкости по времени, как одного из параметров, обеспечивающих управляемость про-цессов. Представлены методика оценки гибкости процессов интегриро-ванных систем менеджмента по времени при выборе управляющих пара-метров и зависимости для оценки степени гибкости процессов интегри-рованных систем менеджмента по времени с учетом ресурсообеспеченно-сти процессов.

Согласно современной концепции управления качеством, управляемость

процесса – это важнейшее свойство любого процесса менеджмента качест-ва, описывающее возможность перевести процесс из одного состояния в другое. Под управляемостью процесса интегрированной системы менеджмента

(ИСМ) будем понимать его способность в результате целенаправленного изменения входных параметров переходить из начального состояния в ко-нечное состояние, при котором достигаются заданные значения показате-лей результативности и/или эффективности, за конечное время. Результат воздействия процесса (процессов) на процесс (процессы) про-

является как сразу, так и через определенные интервалы времени. При управлении процессами организации, в том числе и процессами ИСМ, не-обходимо знание интервала времени, через который проявляется результат воздействия на процесс, что позволит своевременно принимать управлен-ческие решения. Поэтому количественная оценка гибкости процессов ИСМ по времени, как параметра, определяющего управляемость, необхо-дима при управлении процессами ИСМ [1]. В реальных условиях ввиду особенностей и структурной сложности

процессов ИСМ, а также их взаимодействия не всегда возможно быстро перестроить процесс, необходимо учитывать затраты времени на поиск и перераспределение ресурсов. Целенаправленное изменение входных пара-метров не всегда позволяет перевести процесс в требуемое состояние за строго определенный интервал времени. А несвоевременное достижение требуемых значений результативности процессов в конечном итоге не по-зволит в полной мере удовлетворить требования потребителей процессов и достичь поставленных целей.


Пусть t0 – момент времени соответствующий начальному состоянию процесса ИСМ, ∆t – интервал времени, который необходим для перевода процесса в состояние S(t), ∆tn – интервал времени необходимый для поиска и перераспределения ресурсов между процессами, то для обеспечения управляемости процесса ИСМ необходимо выполнение неравенства

ïtttt ΔΔ0 (1) Выражение для оценки степени гибкости процессов ИСМ по времени

(γ), а также условия обеспечения гибкости с учетом величины ресурсов, находящихся в распоряжении владельца процесса имеет вид

pvn

pv

QQt

ttt

QQttt

,1Δ

Δ)(

,1Δγ

0

0

(2)

Для определения интервала времени ∆t предлагается использовать мо-дели нестационарных временных рядов с распределенным лагом, постро-енные на основании данных о результативности процессов ИСМ. На первом этапе собираются данные о результативности процессов

ИСМ, которые определяются через установленные интервалы времени, что позволяет рассматривать последовательность значений критерия результа-тивности процесса ИСМ как временной ряд [2]. Формирование совокупности входных параметров выполняется на осно-

ве экспертной оценки, а также возможно выполнять количественную оцен-ку степени влияния, используя различные инструменты [3-6]. Заключение о структуре лага выполняется исходя из исследования взаи-

мосвязи между показателями результативности процессов. Величина лага выбиралась путем построения нескольких уравнений регрессии, с приме-нением соответствующего программного обеспечения [7], и выбора наи-лучшего варианта по результатам анализа значений параметров моделей: стандартных ошибок, уровней значимости, квадрата коэффициента корре-ляции. Значимость коэффициентов регрессии при лаговых переменных оп-ределяется по соответствующему уровню значимости p. Коэффициент рег-рессии значим, если p≤0,05. Общая модель с распределенным лагом, описывающая взаимосвязь ме-

жду процессами ИСМ, при условии, что величина лага конечна, имеет вид: tltlttt xRbxRbxRbayR ε)(...)()()( 110 , (3)

где a – свободный член уравнения; bj – коэффициент регрессии при ла-говой переменной, j = 0,…, l, l – максимальная величина лага; R(x) – крите-рий результативности процесса, являющегося входом, εt – случайная ком-понента, отражающая влияние неподдающихся учету и регистрации слу-чайных факторов. Величину l, характеризующую запаздывание в воздействии фактора на

результат называется лагом, а временные ряды самих факторных перемен-


ных, сдвинутые на один или более моментов времени – лаговыми пере-менными [2]. Модель (3) показывает, что если в некоторый момент времени t проис-

ходит изменение критерия результативности R(x), то это изменение будет влиять на значения критерия результативности R(y) процесса ИСМ в тече-ние l следующих моментов времени. Значение свободного члена a – значение зависимой переменной при ра-

венстве нулю факторной переменной. Если факторный признак не имеет и не может иметь нулевого значения, то вышеуказанная трактовка свободно-го члена не имеет смысла. Интерпретация знака при параметре a заключается в следующем: если

a>0, то относительное изменение результата происходит медленнее, чем изменение фактора, т.е. вариация результата меньше вариации фактора. Коэффициент регрессии b0 (краткосрочный мультипликатор) при крите-

рии R(x)t (факторная переменная) характеризует среднее абсолютное изме-нение R(y)t (зависимая переменная, результат) при изменениях R(x)t на 1 единицу своего измерения в некоторый фиксированный момент времени t, без учета воздействия лаговых значений критерия R(x)t. В момент (t+1) совокупное воздействие критерия R(x)t на критерий R(y)t

составит (b0+b1) условных единиц, в момент (t+2), это воздействие харак-теризуется суммой (b0+b1+b2) т.д. полученные таким образом суммы назы-ваются промежуточными мультипликаторами. Сумма всех коэффициентов регрессии называется долгосрочным муль-

типликатором, показывающим абсолютное изменение в долгосрочном пе-риоде t+l критерия R(y)t под влиянием изменения на 1 единицу критерия R(x)t. Модель с распределенным лагом, описывающая взаимодействие между

двумя процессами организации, построенная на основании данных о ре-зультативности процессов, реализуемых на ОАО «Геомаш» (Курская об-ласть),

321 )(58,3)(55,3)(53,303,0)( tttt xRxRxRyR , (4)

показывает, что повышение результативности процесса «Порядок разра-ботки технологических процессов» (критерий R(x)) на 1 % приведет к уве-личению результативности процесса «Порядок и организация изготовле-ния технологической оснастки и инструмента, обеспечение ими производ-ства» (критерий R(y)) на 3,53% через месяц; на 7,08% через 2 месяца; на 10,66% через 3 месяца. Пусть, согласно оперативного плана повышения результативности про-

цессов системы менеджмента качества, по окончании первого квартала (через три месяца) необходимо повысить результативность процесса «По-рядок и организация изготовления технологической оснастки и инструмен-


та, обеспечение ими производства» на 10% (требуемое состояние процесса S(t)), т.е. t – t0 = 3 мес. Из анализа (4) следует, что интервал времени ∆t = 2,8 мес. Если не тре-

буется затрат времени для поиска и перераспределения ресурсов между процессами, то целенаправленное повышение результативности процесса «Порядок разработки технологических процессов» позволит перевести процесс в требуемое состояние за конечное время. Гибкость процесса по времени обеспечивается, что является необходимым условием эффектив-ного управления процессами ИСМ и обеспечения их управляемости. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента

РФ для государственной поддержки молодых российских ученых – кан-дидатов наук МК-2554.2013.8. Список литературы 1. Сторублев, М.Л. Модель оценки гибкости процессов интегрированных систем ме-

неджмента по времени при обеспечении их управляемости [Текст] / М.Л. Сторублев, О.В. Аникеева, А.Г. Ивахненко // Известия Юго-Западного государственного универси-тета. – 2013. – №5(50). – С. 126-132.

2. Эконометрика [Текст]: учебник / под ред. чл.-кор. РАН И.И. Елисеевой. – М.: Фи-нансы и статистика, 2002. – 344 с.

3. Ивахненко, А.Г., Сторублев М.Л. Управление процессами организации на основе данных о результативности // Методы менеджмента качества. – 2009. – №5. – С. 8 – 12.

4. Ивахненко, А.Г. Моделирование процессов систем менеджмента качества [Текст]: монография / А.Г. Ивахненко, М.Л. Сторублев. – Курск: ЮЗГУ, 2012. – 168 с.

5. Емельянов, С.Г. Математическое и методическое обеспечение управления качест-вом продукции на основе анализа данных о взаимодействии процессов [Текст] / С.Г. Емельянов, М.Л. Сторублев, С.Ю. Сазонов // Известия Юго-Западного государствен-ного университета. 2011. – №6 (39). Часть 2. – С. 144-149.

6. Ивахненко, А.Г. Применение информационных методов в управлении процессами системы менеджмента качества [Текст] / А.Г. Ивахненко, М.Л. Сторублев // Информа-тика и системы управления. 2009. – №2(20). – С. 86-92.

7. Боровиков, В.П. Прогнозирование в системе STATISTICA в среде Windows. Осно-вы теории и интенсивная практика на компьютере [Текст]: Учебное пособие / В.П. Бо-ровиков, Г.И. Ивченко. – М.: Финансы и статистика, 1998. – 384 с.

Прогнозирование параметрической надежности прецизионного технологического оборудования, Аникеева О.В., Ивахненко А.Г., Куц В.В., Фундаментальные и приклад-ные проблемы техники и технологии. 2013. № 2 (298). С. 159-164.

Предпроектные исследования металлорежущих систем, Ивахненко А.Г., Куц В.В., Юго-Западный государственный университет. Курск, 2013.


УДК 61.35.29 ТИТОВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА,

МАЙДАН ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ САФАЕВА ДИАНА РАДИКОВНА


ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИИ НАНОПОРОШКОВ КАРБИДА И

НИТРИДА КРЕМНИЯ МАРКИ СВС-АЗ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Титова Ю.В., Майдан Д.А., Сафаева Д.Р. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИИ НАНОПОРОШКОВ КАРБИДА И НИТРИДА КРЕМНИЯ МАРКИ СВС-АЗ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Приведены результаты использования композиции наноструктуриро-ванных порошков «SiC-Si3N4» марки СВС-Аз для модифицирования алюми-ниевых сплавов и технология их получения.

Развитие современной техники требует создания материалов, надежно

работающих в сложной комбинации силовых и температурных полей, при воздействии агрессивных сред, излучений, глубокого вакуума и высоких давлений. Решение этой задачи можно осуществить путем использования композиционных материалов. В последние годы особое внимание уделяется получению литых алюмо-

матричных композиционных материалов (АМКМ) [1]. АМКМ получают все большее распространение в связи с их улучшенными свойствами по сравнению с обычными алюминиевыми сплавами [2]. В настоящее время алюмоматричные композиты используются при производстве поршней, клапанов, цилиндров, тормозных дисков и др. Армированные алюмомат-ричные композиты получили широкое применение в автомобильной и аэ-рокосмической промышленности в силу своих специфических характери-стик: низкая плотность, высокая удельная прочность и жесткость, хорошие усталостные свойства, стабильность размеров при высоких температурах и приемлемые технологические свойства [3]. Анализ современных зарубежных и российских публикаций показал, что

карбид кремния может служить эффективным зародышевым модификато-рам для алюминиевых сплавов. Это объясняется тем что, параметр кри-сталлической решетки β-SiC (0,4359 нм) мало отличается от параметра кристаллической решетки Al (0,404 нм). Модифицирующая способность частиц карбида кремния может существенно возрастать с уменьшением их размеров до наноразмерного уровня. Производство алюмоматричных ком-позитов осложняется несовершенством технологий производства и высо-кой стоимостью нанопорошков. Заметный вклад в решение этой проблемы может внести использование

достижений порошковой технологии самораспространяющегося высоко-температурного синтеза (СВС) тугоплавких химических соединений (кар-бидов, нитридов, боридов, оксидов и др.), изобретенного в 1967 году со-


ветскими учеными: академиком А.Г. Мержановым и профессорами И.П. Боровинской и В.М. Шкиро. Процессы СВС основаны на проведении сильно экзотермических хими-

ческих реакций взаимодействия исходных порошковых реагентов в форме горения [4]. В технологии СВС отсутствуют затраты электроэнергии для нагрева до высоких температур, используется простое малогабаритное оборудование, реализуются большие скорости процесса. С 1970 года в Самарском государственном техническом университете

разрабатывается азидная технология самораспространяющегося высоко-температурного синтеза (СВС-Аз), которая позволяет получать микро- и нанопорошки нитридов, карбидов, силицидов и композиций на их основе при использовании порошка азида натрия NaN3 в качестве азотирующего реагента и галоидных солей в качестве источника азотируемых и карбиди-зируемых элементов [5]. Для азидной технологии СВС характерны невы-сокие температуры горения и образование большого количества газооб-разных продуктов, которые затрудняют слияние первоначальных частиц продуктов синтеза и позволяют сохранить их в наноразмерном состоянии. В данной работе показана перспективность использования композиции

наноструктурированных порошков «SiC-Si3N4» марки СВС-Аз для моди-фицирования алюминиевых сплавов. В качестве модификатора использо-валась композиция порошков карбида и нитрида кремния, содержащая β-SiC – 48,6 %, α-Si3N4 – 27,0 %, β-Si3N4 – 5,8 % и Na3AlF6 – 18,6 %, получен-ная по азидной технологии СВС. Методики синтеза и исследования ука-занной композиции подробно описаны в работе [6]. При синтезе данной композиции продукты горения также содержали по-

бочный продукт – гексафторалюминат натрия (Na3AlF6), который исполь-зуется в качестве флюса при производстве алюминиевых сплавов. Карбид кремния представлял собой частицы сферической формы размером 70-130 нм, нитрид кремния – волокна диаметром около 100 нм (рис. 1).

а) б)

Рис. 1. Морфология частиц композиции порошков SiC–Si3N4


Эффективность модификатора оценивали при модифицировании про-мышленного алюминиевого сплава АК6М2 по ГОСТ 1583-2003. Исследования показали, что доля нанопорошков в порошковой псевдо-

лигатуре (ППЛ) не может быть выше 5 %. При более высоких концентра-циях наночастиц ППЛ не растворяется в расплаве даже при температурах около 1000 °С. Использование криолита в качестве флюса вместо традици-онного фторида натрия предотвращается образование неметаллических включений в сплаве. Испытания прочностных характеристик показали, что модифицирование

сплава АК6М2 порошковой псевдолигатурой на основе SiC и Si3N4 позво-лило увеличить твердость по Бриннелю на 20 %, относительное удлинение – в 3 раза, предел прочности – на 20 % относительно свойств немодифици-рованного сплава АК6М2. Список литературы 1. Akiniwa, Y., S. Machiya, H. Kimura, K. Tanaka, N. Minakawa, Y. Morii and T. Ka-

miyama / Evaluation of material properties of SiC particle reinforced aluminum alloy compo-site using neutron and X-ray diffraction // Materials Science and Engineering, 2006. – № 437. – P. 93–99. DOI: 10.1016/j.msea.2006.04.063.

2. Boopathi, M. M., K. P. Arulshri and N. Iyandurai / Evaluation of mechanical properties of aluminium alloy 2024 reinforced with silicon carbide and fly ash hybrid metal matrix com-posites // American Journal of Applied Sciences, 2013. – № 10(3). – P. 21–229. DOI: 10.3844/ajassp.2013.219.229.

3. Mazahery, A. and M. O. Shabani / Microstructural and abrasive wear properties of SiC reinforced aluminum-based composite produced by compocasting // Transactions of Nonferr-ous Metals Society of China, 2013. № 23. – P. 1905-1914. DOI: 10.1016/S1003-6326(13)62676-X.

4. Merzhanov, A.G. and I.P. Borovinskaya / Historical retrospective of SHS: An autore-view // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2008. – № 17. – P. 242-265. DOI: 10.3103/S1061386208040079.

5. Amosov A.P., G.V. Bichurov, N. F. Bolshova, V.M. Erin, A.G. Makarenko, Y.M. Mar-kov / Azides as reagents in SHS processes // International Journal of Self-Propagating Hihg-Temperature Synthesis, 1992. – № 1(2). – P. 239-245.

6. Титова, Ю. В. Получение нанопорошка карбида кремния и композиции на его ос-нове по азидной технологии СВС [Текст] / Ю. В. Титова, А. П. Амосов, А. А. Ермош-кин, Ю. М. Марков, А. В. Попова, Т. Н. Хусаинова // Известия высших учебных заведе-ний. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2013. – № 3. – С. 43-48.


УДК 62-971 ЧЕМЕЗОВ ДЕНИС АЛЕКСАНДРОВИЧ ЖОЛУДЬ ЯРОСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ

Россия, г. Владимир, ГБОУ СПО ВО «Владимирский индустриальный техникум» [email protected], [email protected]

ПЕРЕХОДНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЯХ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗКАХ Чемезов Д.А., Жолудь Я.М. ПЕРЕХОДНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЯХ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗКАХ В статье рассмотрены характеристики распределения

температурного поля и теплового потока на поверхностях тонкостенных деталей, воспринимающих постоянную температурную нагрузку не продолжительное время.

Тонкостенные стальные детали в процессе изготовления, эксплуатации и

ремонта подвергаются деформациям и нагреву. Это приводит к увеличе-нию геометрических размеров детали, возникновению значительных оста-точных напряжений, термопластических деформаций и снижению прочно-сти материала. Применяя компьютерные программы инженерного анализа, можно получать тестовые, детальные графические изображения зависимо-стей тепловых эффектов от времени действия температурной нагрузки на поверхности металлических и неметаллических материалов. Расчет производился для конструкционной стали со следующими физи-

ческими и термическими свойствами: плотность – 7850 кг/м3; коэффици-ент теплового расширения – 1.2 10-5/°C; удельная теплоемкость – 434 Дж/(кг · °C); теплопроводность – 60.5 Вт/м · °C; удельное сопротивление – 1.7 · 10-7 Ом · м. Время действия температурной нагрузки 120°C составило 10 секунд. Исследования показали, что нагрев (в интервале от 15 до 120°C) стенки

детали толщиной 4 мм (объемом 10.73 см3), происходит в течение 4.17 сек при неизменной температурной нагрузке (рис. 1). Температура окружаю-щей среды в котором находилось твердое тело составляла 22°C. Начальное время исследования составило 0.01 сек, минимальный шаг итерации – 0.001 сек, максимальный – 0.1 сек. В результате, были получены следую-щие значения временного интервала процесса нагрева поверхности детали, сек.: 0.01; 0.02; 0.037; 0.057; 0.088; 0.152; 0.252; 0.352; …; 0.952; 1.0; 1.01; 1.02; 1.05; 1.14; 1.24; 1.34; …; 1.94; 2.0; 2.01; 2.02; 2.03; 2.05; 2.09; 2.17; 2.25; 2.33; 2.41; 2.49; 2.59; …; 2.94; 3.0; 3.01; 3.02; 3.03; …; 10.0. Обратно пропорционально значениям температуры, изменяющимся на

поверхностях детали, координально уменьшается величина мощности на временном интервале 0.01 – 10 сек с максимума 10347 Вт до минимума 0.000014 Вт (рис. 2).


Рисунок 1. Зависимость температуры поверхности детали, на которую дей-

ствовала нагрузка, от времени процесса

Рисунок 2. Зависимость величины мощности, при действии на поверхность

детали температурной нагрузки, от времени процесса

Тепловой поток распределяется в двух скачкообразных хаотичных на-правлениях: максимальное положительное значение потока достигается на 3.03 секунде процесса и составляет 2.4 Вт/м2 и максимальное отрицатель-ное значение потока на 3.03 секунде – -1.52 Вт/м2 (рис. 3). На 6.05 сек и до 10 сек процесса нагрева два направления потока имеют практически оди-наковые величины, близкие к нулю.


Суммарная плотность теплового потока характеризуется максимальным и минимальным значениями на всем временном интервале (рис. 4). Значи-тельное уменьшение максимальных величин плотности теплового потока с 5195.1 кВт/м2 до 1 Вт/м2 и минимальных величин с 1180.4 кВт/м2 до 0.1 Вт/м2 на временном промежутке от 0.01 до 6.09 сек.

Рисунок 3. Зависимость плотности теплового потока (направление) от вре-мени приложения температурной нагрузки: 1 – максимальное значение; 2 –

минимальное значение

Рисунок 4. Зависимость плотности теплового потока (суммарная) от вре-мени приложения температурной нагрузки: 1 – максимальное значение; 2 –

минимальное значение


Наибольшая тепловая ошибка (мгновенный скачок линейной функции зависимости) расчетов наблюдается на 3 секунде процесса нагрева стенки детали и составляет 6.69 · 10-9, минимальная – 5.6145 · 10-18 на 7 секунде (рис. 5). Это говорит о высокой точности полученных результатов на всем временном интервале.

Рисунок 5. Зависимость величины тепловой ошибки от времени процесса:

1 – максимальное значение; 2 – минимальное значение

На основании полученных результатов исследования можно сделать следующие выводы:

1) термические процессы, происходящие в результате воздействия тем-пературных нагрузок на поверхности тонкостенных деталей, имеют дина-мически возрастающий или убывающий характер на первых секундах вре-менного интервала;

2) по известному шагу итерации проведения процесса, можно опреде-лить величину скорости нагрева полезной площади поверхности детали.


13. Энергетика и энергосбережение.

УДК 332.143 АНДРЕЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Россия, г. Казань, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт управления, экономики и финансов

[email protected]

ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Андреев А.В. ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

В статье рассматриваются проблемы измерения показателей исполь-зования энергоносителей.

На современном этапе развития отраслей российской экономики одной

из приоритетных задач является устойчивое повышение эффективности использования энергоресурсов в бюджетном секторе. Для этого на уровне федерации и регионов приняты государственные программы по энергосбе-режению и повышению энергетической эффективности. В настоящее время в государственных программах энергосбережения

содержится большое число разнообразных показателей, для которых ха-рактерна множественность способов количественного отображения ис-пользования энергоносителей. Значительное количество показателей (по-рядка 37) [2,3] говорит о том, что органы власти предполагают осуществ-лять комплексный подход к информационному обеспечению процесса принятия стратегических и оперативных управленческих решений в облас-ти энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Анализ показателей использования энергоносителей в бюджетном сек-

торе, определенных государственными программами энергосбережения и повышения энергетической эффективности, позволил сделать вывод о том, что методика мониторинга и оценки результативности мероприятий энер-госбережения на основе показателей еще не достаточно проработана, что нашло отражение наличии ряда проблем измерения показателей использо-вания энергоносителей:

- достоверности показателей. На сегодняшний день сложность опреде-ления энергетической эффективности бюджетной сферы заключается от-сутствии действенной системы статистического учета использования энер-гоносителей бюджетными учреждениями, в то время как одним из требо-ваний к разработке госпрограмм является возможность проверки точности полученных данных в процессе независимого мониторинга на основе ста-тистических данных;

- адекватности показателей. Каждый из показателей, установленных го-сударственными программами энергосбережения и повышения энергети-ческой эффективности, решает конкретную задачу: отражает результатив-


ность определенного мероприятия. В то же время отсутствуют показатели, характеризующие достижение цели государственной программы. Отсутст-вие такой группы целевых показателей не позволяет в полном объеме оце-нить результативность проводимых мероприятий;

- сопоставимости показателей. На сегодняшний день в области энерго-сбережения помимо государственных программ принято существенное ко-личество иных нормативно-правовых актов, содержащих показатели ис-пользования энергоносителей. В то же время, нацеленные на общую цель – оценку мероприятий энергосбережения – показатели использования энер-гоносителей несводимы друг к другу;

- точности показателей. В перечень показателей, на основе которых осуществляется оценка результативности мероприятий энергосбережения входят стоимостные показатели. Влияние инфляции и колебаний цен на рынке энергоносителей, как погрешности измерений, приводят к искажен-ному представлению о результатах реализации государственных программ энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

- объективности показателей. Оценка результативности мероприятий в области энергосбережения, согласно закону об энергосбережении, осуще-ствляется на основе достижения ежегодного 3% снижения энергозатрат. Несомненно, сам факт снижения энергопотребления на установленный процент является положительным моментом, в то же время это еще не свидетельствует об эффективном использовании энергоносителей. Таким образом, не допускается использование показателей, улучшение отчетных значений которых возможно при ухудшении реального положения дел;

- нормативности показателей. Нормативность предполагает, что извест-но желаемое направление изменения значений показателей и обусловлива-ется тем, что нормативные значения показателей играют роль критерия при оценке использования энергоносителей;

- многомерности показателей. Оценка достижения целей и задач, осно-ванная на использовании большого множества показателей требует опре-деленного уровня профессиональной подготовки лиц, принимающих ре-шения для получения и использования нужной аналитической информации в процессе принятия и реализации стратегических решений по программам энергосбережения. В заключение стоит отметить, что история развития энергосбережения

во многих зарубежных странах, как приоритетного направления экономи-ческой политики, начинается с 70-х годов. Для России данное направление является достаточно новым. В связи с этим на современном этапе развитие энергосбережения в России существуют пробелы методического характе-ра, однако, в то же время, энергосбережение претерпевает и качественные эволюционные изменения, совершенствуя свои инструменты и методики.

Список литературы


1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о по-вышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законо-дательные акты Российской Федерации» Справочно-правовая система «ГАРАНТ». - Режим доступа: локальный. - Дата обновления 15.10.2014 г.

2. Государственная программа Российской Федерации "Энергосбережение и повы-шение энергетической эффективности на период до 2020 года" (утв. распоряжением Правительства РФ от 27 декабря 2010 г. N 2446-р) // Справочно-правовая система «ГАРАНТ». - Режим доступа: локальный. - Дата обновления 15.10.2014 г.

3. Постановление Кабинета Министров Республики Татарстан от 4 декабря 2013 г. N 954 «Об утверждении государственной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Республике Татарстан на 2014-2020 годы» // Справоч-но-правовая система «ГАРАНТ». - Режим доступа: локальный. - Дата обновления 15.10.2014 г.

УДК 620.91 БЕЛЯКОВ ВИТАЛИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ г. Омск, Омский институт водного транспорта

[email protected]

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Беляков В.Е. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

В статье рассмотрен вопрос о создании системы автоматизированно-го моделирования ВЭУ для определения места установки ВЭУ

В России возобновляемые источники энергии используются не так ши-

роко, а их доля в производстве электроэнергии составляет менее 1% (без учета крупных ГЭС). Однако перспективы их применения велики. Около 60% территории страны, преимущественно сельскохозяйственного исполь-зования, имеют плотность электрической нагрузки 0,5-10 кВт/м. Электро-снабжение населения и производственных объектов здесь обеспечивается, как правило, за счет дизельных электростанций. Постоянный рост цен на привозное жидкое топливо делает экономически целесообразным привле-чение в энергобаланс этих территорий местных, в том числе возобновляе-мых энергоресурсов. Ветроэнергетический потенциал нашей страны составляет около ¼ об-

щего потенциала всех видов возобновляемых источников энергии, а уста-новленная мощность парка ветроэнергетических установок в России толь-ко-5МВт. В ближайшем будущем неизбежен значительный рост использо-вания энергии ветра и других видов возобновляемых источников энергии. Вопросы ветроэнергетики обсуждаются во многих работах таких уче-

ных, как Саплин Л.А., Харитонов В.П., Байрамов Ф.Д., Орлов В.Л. и дру-гие [1].


Таблица 1 - Основные параметры ВЭУ

Рисунок 1 - Зависимость количества электроэнергии от мощности ВЭУ и высоты мачтового оборудования

Рисунок 2 – зависимость мощности ветроэнергетической установки от

скорости ветра

Целью разработки проекта с использованием ветряной энергетической установки является: снизить стоимость электрической энергии, вырабаты-ваемой автономной системой электроснабжения с использованием ветро-энергетической установки. Рассмотрим некоторые популярные ветро – энергетические установки и

их основные параметры (таблица 1). Основные параметры, по которым следует выбирать ВЭУ, 3 – 5 и 9

столбец. Видно, что перспективна EnergyWind. На основании таблицы 1, построена зависимость выработки количества электроэнергии от мощно-сти ВЭУ и высоты мачтового оборудования (рис.1). Высота мачты должна быть не менее 12-ти метров для увеличения вет-

рового потока. Как видно из рисунка 1, количество вырабатываемой ветро-генератором резко возрастает при высоте мачты более 15 метров и дости-гает от 1000 до 2250 часкВт .в месяц. Мощность ВЭУ напрямую зависит от скорости ветра (рис.2).


Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма системы автоматизированных расчетов

ВЭУ

Для более рационального использования ВЭУ, нужно: 1. правильно выбрать месторасположение ветряного агрегата, с учетом

ландшафта выбранной местности. ВЭУ устанавливается на самом высоком пустынном «продуваемом» месте ландшафта.

2. Доступность линий электропередач и подстанций для выдачи мощ-ности;

3. Топография местности и высота над уровнем моря; 4. Наличие транспортных коммуникаций; 5. Наличие потребителей энергии Очень незначительные перепады высоты могут вызвать значительные

изменения в энергии ветра. При средней скорости ветра от 3 до 7 м/с уве-личение ее на 1 м/с может дать возрастание располагаемой энергии ветра от 50 до 100 %. [2]. Разработка программного комплекса системы автоматизированного рас-

чета ветроэнергетической установки позволит организовать в наглядной форме формирование ВЭУ. На основании этого была разработана блок – схема алгоритма для определения составных частей ВЭУ (рис.3). Представленный программный комплекс системы автоматизированного

расчета позволяет в кратчайшие сроки формировать устройства ветро-энергетической установки неквалифицированному специалисту и является основой для создания системы автоматизации проектирования (САПР) и расширения разработанной базы данных. Программный комплекс позволяет рассчитать и сделать выбор ветроко-

леса, ветрогенератора и произвести выбор коммутирующей аппаратуры, Произвести выбор дополнительного оборудования – аккумуляторной бата-реи. Программный комплекс системы автоматизированного расчета ВЭУ позволяет просмотреть результаты расчета.


Рисунок 4 - Интерфейс системы автоматизированного расчета ВЭУ

Следующим шагом является подключение и настройка цифрового ане-

мометра к программному продукту. На основании результатов показания анемометров и, используя переносной компьютер, программный комплекс


позволит специалистам указать место установки ВЭУ с предварительными результатами выработки количества электроэнергии (рис.4).

Основные выводы по работе: 1. Целесообразно применять ветрогенераторы типа EnergyWind 1. Себестоимость продукции составит 1,28 руб

кВт ч .

2. Разработан алгоритм процесса автоматизированного расчета ветро-энергетической установки.

3. Разработана система автоматического расчета основных параметров ВЭУ. Список литературы 1. Коноплев, Е.В. Применение ветроэнергетической установки в системе автоном-

ного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей малой мощности: Дис ... канд.техн.наук: 05.20.02. - Ставрополь, 2007. - 188 с.

2. Martin Jakubowski: Unitenergy evolves strategies for a indastry of renewable energy. Energy 2000 p. 50-59

УДК 614.8 ГАЛИЕВ АЗАМАТ АЛМАЗОВИЧ


АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИМЕНЯЕМОГО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И ОЦЕНКА ЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Галиев А.А. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИМЕНЯЕМОГО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И ОЦЕНКА ЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Выделяются и описываются характерные особенности конструкции элегазового оборудования. В качестве исследовательской задачи автором была определена попытка оценить безопасность и экологичность внедре-ния элегаза в оборудование энергетики.

В настоящее время остро встала проблема замены оборудования энерго-

предприятий на новое, вследствие износа и выработки своего ресурса. Решением этой проблемы стало интенсивное внедрение элегазовой аппа-ратуры. Основные достоинства элегазового оборудования определяются уни-

кальными физико-химическими свойствами элегаза ( ). При рабочих давлениях и обычной температуре элегаз - бесцветный газ, без запаха, не горюч, в 5 раз тяжелее воздуха. При температурах до 1000 К элегаз инер-тен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств [1]. Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния при не-большом рабочем давлении газа, в результате этого уменьшается масса и


габариты электротехнического оборудования. Высокая диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при мини-мальных размерах и расстояниях, а хорошие способность гашения дуги и охлаждаемость элегаза увеличивают отключающую способность коммута-ционных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей [2]. Применение позволяет увеличить токовую нагрузку на 25% и допус-

тимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости и большей охлаждающей способности элегаза. В России элегазовое оборудование имеет диапазон номинальных напряжений 110-220 кВ, за рубежом этот диапазон значительно меньше и составляет 35-110 кВ. [3]. Недостатком использования является опасность для обслуживающе-

го персонала и окружающей среды. Взаимодействие с водой в элек-трическом поле коронного или дугового разряда приводит к образованию фтористоводородной кислоты и сернистых соединений, обладающих вы-сокой коррозионной активностью по отношению к изоляторам и металли-ческой арматуре. Еще одним недостатком использования элегазовых ком-мутационных аппаратов является их повышенная взрывоопасность. Такая ситуация возможна из-за того, что при появлении короткого замыкания «на корпус» возможно возникновение устойчивой дуги, что приводит к скачкообразному повышению давления внутри аппарата. Один из многих механизмов защиты от этого явления – обязательное оснащение аппаратов КРУЭ клапанами для сброса избыточного давления [4]. Гексафторид серы является одним из наиболее активных парнико-

вых газов, индекс парникового эффекта которого более, чем на четыре по-рядка выше углекислого газа, что вызывает необходимость снижать его неблагоприятные экологические воздействия на окружающую среду. Список литературы 1.С.Н.Колесов Материаловедение и технология конструкционных материалов:

Учеб.для вузов. – М.: Высш.шк., 2004. 2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций

.Энергоатомиздат, 1989. 3.Кузин П.В., Якобсон И.А., Наладка элегазового оборудования. Энергоатомиздат ,

1990. 4.Аракелян В.Г., Демина В.Н. Определение утечки элегаза из электротехнических

аппаратов. Электротехника, 1992.


УДК 614.8 ГАЛИЕВ АЗАМАТ АЛМАЗОВИЧ


АНАЛИЗ ШУМОВОГО РЕЖИМА НА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Галиев А.А. АНАЛИЗ ШУМОВОГО РЕЖИМА НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

В статье приведен анализ шумового фона на энергетических предпри-ятиях. Выделяются и описываются характерные особенности отдельных объектов энергетики.

Шум - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, ко-

торые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное ощущение. Производственный шум - шум на рабочих местах, на участках или на территориях предприятий. Вредное действие производственного шума влечет за собой снижение работоспособности, повышение степени риска травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функциони-рования технологического оборудования. Увеличение уровня шума на 1-2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1% [1]. По данным Росстата 27,5% рабочих мест в России квалифицируются как

места, находящиеся во вредных или опасных условиях труда, а в энергети-ке этот показатель достигает 31%. К сожалению, удельный вес рабочих мест, не отвечающим санитарно-гигиеническим нормам, в электроэнерге-тике выше, чем в среднем по стране [2]. При анализе источников шума учитывают следующие факторы: распо-

ложение источников внутри помещений или на открытом воздухе; уровень излучаемой звуковой мощности; тональный или широкополосный харак-тер шума; количество времени излучаемого шума; характер направленно-сти шума от источника. Характеристикой шума на рабочих местах являются уровни звукового

давления в дБ в октавных полосах со частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. В настоящее время действуют следующие сани-тарные нормы, охватывающие весь диапазон частот :

1.Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562—96 определяют допустимые уровни шума на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зда-ний и на территории

2.Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.583—96 регламентируют инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.

3.Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4/2.1.8.582—96 устанавли-вают допустимые уровни ультразвука для рабочих мест [3].


Один из основных источников повышенного городского шума является ТЭЦ. Наиболее мощным источником шумового воздействия является тех-нологический сброс пара (превышение уровня звука составляет 30-40 дБ на несколько километров). Нахождение эксплуатационного или ремонтно-го персонала на отметке выхлопных трубопроводов, не оборудованных глушителями шума, недопустимо без средств индивидуальной защиты. За-прещается даже кратковременное пребывание в зонах, если уровни звуко-вого давления выше 135 дБ в любой октавной полосе [4]. Основными принципами при разработке паровых глушителей являются:

равномерность распределения скорости по проходному сечению; последо-вательное увеличение проходных сечений; достижение атмосферного дав-ления в потоке до выходного сечения. В последнее время для внутреннего заполнения глушителей используются металлические сетки и пористые материалы с диаметром ячейки от 1 до 5 мм. Мероприятия по шумоглуше-нию учитывают следующие основные факторы: необходимая акустическая эффективность при умеренном аэродинамическом сопротивлении конст-рукции глушителя, не приводящем к снижению тепло производительности котлов; долговечность работы; умеренные габаритные размеры и масса и другие требования с учетом минимальных приведенных затрат. Для опре-деления акустической эффективности глушителей шума, установленных на воздухозаборах дутьевых вентиляторов котлов, применяется метод кон-трольной точки. В этом методе для оценки эффективности работы глуши-теля шума полученные измерения сравниваются с результатами аналогич-ных измерений около воздухозабора до его установки при аналогичной на-грузке [5]. Для уменьшения аэродинамического сопротивления всех глушителей

воздухозаборов котлов на входе и выходе пластин установлены круглые обтекатели. Внутри пластин всех глушителей находится негорючий, зву-копоглощающий материал с перфорированным металлическим листом. Рассмотренный опыт снижения шума от воздухозаборов дутьевых вен-

тиляторов энергетических и водогрейных доказывает, что требуемое сни-жение уровня шума может быть достигнуто при умеренном аэродинамиче-ском сопротивлении и без переделки существующих каналов воздухопро-водов. За рубежом для снижения шума тягодутьевых машин в энергетиче-ских газоходах идет опытное опробование использования глушителей, ра-ботающих по принципу «антизвук». Основная часть звуковой энергии излучается градирней через входные

окна. Уровень шума у верхнего края градирен, по крайней мере, на 10 дБ меньше, чем у входных окон. Излучаемая звуковая мощность пропорцио-нальна расходу воды, скорости водяных капель в момент падения и глуби-не воды в бассейне. При больших плотностях застройки шум от градирен может стать важным слагаемым в общем шумовом фоне. Наряду с шумом падения воды у градирен существует шум, излучаемый вентиляторами, по-


этому рекомендуется использовать для охлаждения воды малошумные вентиляторы: тихоходные вентиляторы с большим диаметром лопастей. Рекомендуется делать бассейны с дном конусообразной формы,так как с уменьшением глубины бассейна градирни снижается уровень излучаемой звуковой энергии [6]. Список литературы 1.http://ekb.66.rospotrebnadzor.ru/publications/61/4/1598?print_version 2.http://www.gkh.ru/journals/8664/69708 3.Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений

и иных объектов. СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-01. М.: Минздрав России, 2001. 4.Рихтер Л.А., Елизаров Д.П., Лавыгин В.М.Вспомогательное оборудование тепло-

вых электростанций. 5.Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А.Расчет и проектирование глушителей шума энер-

гоустановок. Л.: Энергия, 1980. 6.Лаптев А.Г., Ведьгаева И.А.Устройство и расчет промышленных градирен.

УДК 621.3 ГОРЛОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ФИЛАТОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

ШАБЕЛЬНИКОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Россия, г. Курск, Юго-Западный государственный университет

[email protected]

ПРОВЕДЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА НАСОСНЫХ УСТАНОВКАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Горлов А.Н., Филатов Е.А., Шабельников А.А. ПРОВЕДЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА НАСОСНЫХ УСТАНОВКАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

В статье изложен экономический способ регулирования режима рабо-ты насосного агрегата на промышленном предприятии.

На сегодняшний день многие электроприемники на промышленных

предприятиях работают практически непрерывно (насосы, компрессоры и т.д.). Они используются практически круглосуточно и оказывают большое влияние на энергопотребление из-за длительности своей работы. На Курском заводе ООО «Курскхимволокно» к таким ЭП могут быть

отнесены асинхронные двигатели приводов насосов, установленные на на-сосной станции. График расхода воды в течение суток, полученный как среднее значение по нескольким экспериментально полученным суточным графикам, приведен на рис.1.


Рис.1. График изменения потребления воды за сутки

По данному графику видно, что в течение суток потребление воды из-

меняется. Необходимое регулирование производительности насосов может осуществляться в настоящее время открытием или закрытием задвижек на трубопроводах. Мощность электродвигателей при этом не регулируется, что приводит к потерям электроэнергии во время снижения потребления. Более экономичным способом регулирования является применение ре-

гулируемого асинхронного транзисторного электропривода серии АТ 01. Данные электроприводы выполнены на основе транзисторного инвертора напряжения с широтно-импульсным управлением и предназначены для ре-гулирования частоты вращения насосов, вентиляторов и других механиз-мов, использующих в качестве приводных асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт. Электропривод обеспечивает плавный пуск и длительную работу меха-

низма в рабочем диапазоне частот вращения, а также автоматическое регу-лирование заданного технологического параметра. В электроприводе реа-лизовано частотное управление асинхронным электродвигателем, заклю-чающееся во взаимосвязанном регулировании частоты F и действующего значения U основной гармоники питающего элетродвигатель напряжения. Закон изменения частоты и напряжения в рабочем диапазоне регулирова-ния близок к линейному. Указанное регулирование параметров питающего двигатель напряжения

осуществляет двухзвенный преобразователь частоты на основе трехфазно-го автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляци-ей. Система управления электроприводом выполнена на основе микропро-цессорного контроллера.


Для оценки экономии электроэнергии воспользуемся графиком. Рассчи-таем потребление электроэнергии при регулировании двигателей как [1]

W = P1*t1 + P2*t2 + P3*t3 + Pн*t4, кВт-час где P1 , P2 , P3 - потребление мощности в часы снижения расхода t1,

t2, t3 воды; Pн - потребление номинальной мощности в часы t.

W = 55*(0,5*11 + 0,7*4) + 55*9 = 951,5 кВт-час. За то же время при отсутствии регулирования потребление составит

W = 55*24 = 1320 кВт-час. Таким образом, расход электроэнергии уменьшается по сравнению с

нерегулируемыми двигателями в 1320/951,5 = 1,4 раза, или за сутки на один двигатель экономия составит 1320 - 951,1 = 368,5 кВт-час. Это обес-печит снижение платы за электроэнергию при средней цене в настоящее время (конец 2014 года) для промышленных потребителей 5 руб/кВт-час как

С = 5*368,5 = 1842.5 руб/сутки. Если не брать в расчет плановые и аварийные ремонты насосного агре-

гата, то можно определить годовую экономию (среднегодовая продолжи-тельность работы 300 суток) Принимая среднегодовую продолжительность работы насосного агрега-

та 300 суток (без плановых и аварийных ремонтов) можно определить го-довую экономию

Сгод = 300*202,68 = 552750 руб. В результате применения асинхронного транзисторного электропривода

для насосной станции получаем значительный экономический эффект за счет снижения потребления электроэнергии. Список литературы 1. Киреева Э.А. Рациональное использование электроэнергии в системах электро-

снабжения промышленного электроснабжения. -. М.: НТФ "Энергопрогресс", 2000 - 76 с.

УДК: 681.518.5 ДЕМИНА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА, ДЕМИНА Е.Г.

Россия, Орел, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» e-mail:[email protected]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ Демина Ю.А., Демина Е.Г. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

В данной статье рассматриваются предпосылки создания эксперимен-тальной многофункциональной системы на основе низкотемпературного жидкостного термостата, которая предназначена для комплексного ис-следования материалов и изделий в широком диапазоне температур.


Важной проблемой, состоящей перед современной промышленностью, является повышение энергоэффективности систем, предназначенных для исследования свойств изделий и материалов, в том числе построенных на основе жидкостных управляемых термостатах. Создание эксперимен-тальной системы, состоящей из модулей, каждый из которых отвечает за поддержание и изменение физических параметров рабочей среды, предна-значенной для температурного воздействия на изделие или образцы мате-риалов, может быть использована в малобюджетных организациях за счет высокой энергоэффективности и малой себестоимости. Это открывает большие перспективы при внедрении новых технологий на предприятиях малого бизнеса. Для достижения высокой энергоэффективности необхо-димы фундаментальные разработки, позволяющие выявить и учесть осо-бенности термодинамических и гидродинамических процессов, протекаю-щих в отдельных элементах системы. В связи с этим при теоретическом анализе этих процессов необходимо использовать и развивать математиче-ский аппарат тепловых схем. Математическому описанию устройств формирования теплового воз-

действия посвящено большое количество работ, однако математическое описание устройств формирования теплового воздействия в этих работах сводится к статическим моделям. При моделировании экспериментальной системы объекты термостатирования рассматривались с точки зрения плавно изменяющихся динамических процессов. Несмотря на большое количество работ, практически отсутствуют исследования по изучению динамики системы охлаждения испаритель-термовентиль (ТРВ), входящей в теплообменник охлаждения в нестационарных условиях работы. В экспериментальной системе в качестве испытательной среды исполь-

зуется калибровочный жидкостной термостат, в котором объединены циркуляционные и напорные насосы в одном устройстве, что уменьшает объем термостата. Этот факт с учетом осесимметричной конструкции термостата, дает предпосылки равномерного распределения температуры, а минимальный градиент температуры достигается за счет и изменения по-дачи теплоносителя циркуляционным насосом. Высокая скорость измене-ния температуры достигается за счет уменьшения объема теплоносителя и за счет применения высокоэффективного теплообменника проточного ти-па. На рисунке 1 представлен низкотемпературный жидкостной термостат. При моделировании элементов системы были использованы методы

системного анализа, численные методы моделирования, аппарат диффе-ренциальных и алгебраических уравнений, методы теории автоматическо-го управления, методы теории алгоритмов.


1-электродвигатель циркуляционного насоса; 2-рабочее колесо насоса; 3-

корпус жидкостной ванны; 4-спираль змеевика испарителя; 5-электронагревательный элемент.

Рисунок 1- Низкотемпературный жидкостной термостат Математические модели, описывающие статическое поведение системы

позволили рассчитать оптимальную конструкцию теплообменников при максимально ожидаемых статических нагрузках. Для построения замкну-той системы регулирования температуры с заданным температурным гра-диентом в испытательном объеме термостата разработаны математические модели, описывающие динамическое поведение экспериментальной сис-темы при изменяющихся нагрузках в форме передаточных функции. Математические модели, реализованные в виде комплекса программ

численного моделирования работы основных узлов жидкостного термоста-та, позволили рассчитать геометрические и физические характеристики циркуляционного насоса и проточных теплообменников, а так же провести оптимизацию, как конструктивных параметров управляемого термостата, так и параметров многоконтурной системы управления.

Разработанные алгоритмы н программное обеспечение эксперимен-тальной системы реализованы с использованием языков программирова-ния высокого уровня.


Экспериментальные исследования проводились с использованием со-временных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры: обра-ботка опытных данных будет осуществляться с применением методов ма-тематической статистики и теории планирования эксперимента. С целью снижения обшей энергоемкости устройства при численном мо-

делировании были достигнуты следующие сочетания основных критериев: уменьшение общего объема, уменьшение гидравлического сопротивления потоку теплоносителя, увеличение теплового потока с поверхности тепло-обменника, уменьшение тепловой инерционности теплообменников. В перспективе полученные теоретические и экспериментальные данные,

а так же сама экспериментальная система могут служить прототипом для создания испытательного оборудования мелких предприятий сервисного обслуживания бытовой техники. Проведенные теоретические и экспери-ментальные исследования могут найти применение при градуировке, по-верке и настройке широкого класса приборов с термочувствительными элементами. Список литературы 1. Демина Ю. А. Моделирование испарителя в виде спирального змеевика много-

функцинальной экспериментальной модульной системы, предназначенной для задания и контроля технологических параметров изделий приборостроения // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии: Федеральное государственное бюджет-ное образовательное учреждение высшего профессионального образования Государст-венный университет - учебно-научно-производственный комплекс (Орел)ISSN: 2073-7408. - 2013. - №5 (301). - С. 133-139

2. Демина Юлия Александровна Моделирование циркуляционной системы термо-стата многофункциональной экспериментальной модульной системы, предназначенной для задания и контроля технологических параметров изделий приборостроения // Фун-даментальные и прикладные проблемы техники и технологии: Федеральное государст-венное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образо-вания Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс (Орел)ISSN: 2073-7408. - 2012. -№ 6(2). - 131 - 135

3. Демина, Ю.А. Экспериментальная автоматизированная система контроля мано-метрических терморегуляторов . [Текст] / Ю.А. Демина, Е.Г. Демина, В.Ю. Преснецова, Т.Г.Денисова // Автоматизация процессов управления., Ульяновск: ФНПЦ ОАО "НПО "Марс", 2011., С. 92-98.

4. Демина, Ю.А. Математическая модель тепловых и аэродинамических процессов термостата с модулями Пельтье. [Текст] / Ю.А. Демина // Фундаментальные и приклад-ные проблемы техники и технологии, 2010, 2/ 210. С. 204-209.

5. Демина, Ю.А. Автоматизированная система контроля манометрических терморе-гуляторов на основе термоэлектрических модулей Пельтье [Текст] / О.В. Пилипенко, Е.Г. Демина, Ю.А. Демина // Известия ОрелГТУ. Серия «Фундаментальные и приклад-ные проблемы техники и технологии»., 2009, 1/ 273 (559) , С. 102-108.


УДК 621.311.001 СУВОРОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Россия, г. Томск, Национальный исследовательский

Томский политехнический университет [email protected]

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ВЕРИФИКАЦИИ СРЕДСТВ

МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ

Суворов А.А. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ВЕРИФИКАЦИИ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ Статья посвящена актуальному вопросу верификации существующих

программных комплексов моделирования электроэнергетических систем. Создание методики всережимной верификации позволит определить сте-пень применимости используемых программных комплексов, что даст возможность повысить эффективность решения задач проектирования, исследования и эксплуатации электроэнергетических систем.

Любая современная электроэнергетическая система (ЭЭС), образует

большую, нелинейную, динамическую систему. Проектирование, исследо-вание и эксплуатация таких систем является трудной задачей из-за слож-ности получения достоверной, в том числе своевременной, информации о процессах в оборудовании и ЭЭС в целом в нормальных, аварийных и по-слеаварийных режимах их работы. Получение этой информации путем на-турных испытаний, за редким исключением, недопустимо, а из-за сложно-сти ЭЭС невозможно полноценное физическое моделирование [1,2]. В ре-зультате основным направлением для получения необходимых сведений о процессах, протекающих в оборудовании и в ЭЭС в целом, является моде-лирование, преимущественно математическое, полнота, достоверность и оперативность которого зависит от двух факторов: Полноты и достоверности математических моделей всего значимого

оборудования в ЭЭС; Способности средств решения осуществлять реализацию этих моде-

лей с гарантированной точностью, на необходимом интервале и с необхо-димой оперативностью, в том числе в реальном времени. Что касается первого фактора, то достигнутый уровень физико-

математического представления нормальных и анормальных процессов по-зволяет в полной мере описать весь единый спектр квазиустановившихся и переходных процессов в оборудовании и в ЭЭС в целом. Однако, получен-ная математическая модель, даже с учетом допустимого частичного экви-валентирования, содержит жесткую, нелинейную систему дифференциаль-ных уравнений высокого порядка. Для решения подобных систем диффе-ренциальных уравнений используются численные методы интегрирования, применяемые во всех программах и программно-технических комплексах моделирования ЭЭС (Мустанг, Дакар, Евростаг, RTDS и др.). Примени-


мость таких методов определяется ограничительными условиями, опреде-ляемыми теорией методов дискретизации дифференциальных уравнений, согласно которым подобные системы уравнений оказываются плохо обу-словленными на условиях применимости численных методов интегриро-вания. Поэтому их удовлетворительное решение маловероятно, а для улучшения обусловленности необходимо снижать жесткость, дифферен-циальный порядок, нелинейность и уменьшать интервал решения, осуще-ствимые только за счет декомпозиции режимов и процессов ЭЭС, упроще-ния математических моделей оборудования и ЭЭС в целом, а также со-кращения интервала воспроизведения процессов. Кроме того, помимо ука-занных упрощений, численные методы всегда имеют методическую ошиб-ку, которая остается неизвестной в процессе всего решения, а ее определе-ние до сих пор является одной из фундаментальных проблем присущих данным методам. В связи с высокой вероятностью получения недостовер-ных результатов моделирования, для особо ответственных расчетов, таких как расчет уставок релейной защиты и автоматики (РЗиА), такие средства моделирования не применяются, а используются программные комплексы (АРМ СРЗА), с помощью которых рассчитываются установившиеся ава-рийные режимы. За счет целенаправленных допущений, связанных с ис-ключением переходных процессов, возникает необходимость применять приближенную коррекция результатов с помощью обобщенных коэффи-циентов. Ввиду вышеизложенного перспектива радикального решения проблем адекватности моделирования ЭЭС, с помощью используемых в настоящее время средств, не просматривается. Единственным способом получения приемлемых практических результатов, в определенном диапа-зоне процессов, посредством существующих программных комплексов яв-ляется их надежная верификация. В настоящее время можно надежно и достоверно обеспечить верификация расчетов установившихся режимов используя достоверизированные данные оперативно-измерительных ком-плексов ЭЭС, SCADA-систем и т.п. Проблема возникает с верификацией расчетов переходных процессов. Для получения данных о переходных процессах объявлена и постепенно реализуется программа РАО "ЕЭС Рос-сии" о внедрении системы мониторинга переходных режимов (СМПР) [3], которая предполагает: установку аварийных регистраторов на всех значи-мых присоединениях ЭЭС, организацию информационно-управляющей системы по синхронному сбору и хранению получаемой информации. Данное мероприятие является весьма затратным и рассчитанным на дли-тельный временной период, связанный с накоплением информации о все-возможных нормальных и анормальных процессах в оборудовании и в ЭЭС в целом. Одним из альтернативных направлений верификации суще-ствующих ПК представляется подход, основанный на сравнение сущест-вующих ПК со средствами, которые позволяют методически точно, с га-рантированной инструментальной погрешностью, на неограниченном вре-


менном интервале решать системы дифференциальных уравнений любой жесткости, нелинейности и дифференциального порядка. Если весь непре-рывный спектр всевозможных нормальных и анормальных процессов в ЭЭС воспроизводиться в результате методически точного, непрерывного решения в реальном времени всегда одной и той же математической моде-ли ЭЭС, то любой воспроизводимый установившийся режим является ре-зультатом решения этой математической модели и представляет собой од-ну из составляющих всевозможного нормального и анормального спектра процессов, в частности при частоте f=50 Гц. Так как происходит непре-рывное, бездекомпозицонное, методически точное решение математиче-ской модели, то экспериментальную точность воспроизведения устано-вившегося режима можно распространять на весь рабочий диапазон частот 0÷1000 Гц. При этом достоверезация полученных экспериментальных ре-зультатов устанавливается путем сравнения с данными контрольных дис-петчерских замеров установившегося режима любой реальной ЭЭС. Дан-ным средством может выступать Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем (ВМК РВ ЭЭС), создан-ный на базе Энергетического института Томского политехнического уни-верситета [4]. Список литературы 1. Веников В.А. Теория подобия и моделирование применительно к задачам элек-

троэнергетики.М.: Высш. шк., 1966.487с. 2. Щедрин Н.Н. Упрощение электрических систем при моделировании.М. Л.:

Энергия, 1966.156с. 3. Приказ № 344 от 01.06.05 г. ОАО РАО «ЕЭС России» «О создании системы мони-

торинга переходных режимов ЕЭС/ОЭС» 4. Боровиков Ю. С., Гусев А. С., Сулайманов А. О. Принципы построения средств

моделирования в реальном времени интеллектуальных энергосистем. – Электричество, 2012, №6.

УДК 621.822.575

СЫТИН АНТОН ВАЛЕРЬЕВИЧ, ТЮРИН ВАЛЕНТИН ОЛЕГОВИЧ

Россия, г. Орел, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК» [email protected]

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РОТОРНЫХ МАШИН ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ С МАЛОВЯЗКОЙ

СМАЗКОЙ Сытин А.В., Тюрин В.О. ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РОТОРНЫХ МАШИН ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ С МАЛОВЯЗКОЙ СМАЗКОЙ

В статье представлены предпосылки снижения энергозатрат высоко-скоростных турбомашин энергетического и транспортного машино-строения, путем использования в качестве опор роторов лепестковых га-зодинамических подшипников, являющихся на данный момент наиболее перспективными опорами роторов высокоскоростных машин.


В настоящее время существует устойчивая тенденция по применению

высокоскоростных роторных машин с электро- и турбинным приводом в транспортном и энергетическом машиностроении, ракетно-космической и криогенной технике. Наиболее нагруженными и ответственными элемен-тами турбомашин, определяющими работоспособность и ресурс изделий, являются роторно-опорные узлы. Сравнительно недавно, при конструиро-вании опор высокоскоростных роторов, предпочтение отдавалось подшип-никам качения, что объяснялось удобством их монтажа, смазки и обслу-живания, а также отсутствием износа опорных поверхностей ротора и по-стоянством коэффициента трения при изменении скоростей и нагрузок. Увеличение частот вращения выявило ряд существенных недостатков, сдерживающих их дальнейшее применение в качестве опор высокоскоро-стных роторов. Более перспективным, с точки зрения быстроходности и надежности, является использование различных видов подшипников скольжения. При определенных режимах эксплуатации подвижных со-пряжений, например, при высоких скоростях или температурах, практиче-ски исключается использование жидких или пластичных смазочных мате-риалов. В этих условиях широко применяют подшипники с газовой смаз-кой с применением твердых смазочных материалов, наносимых на рабочие поверхности деталей в виде покрытий. Высокоскоростные турбомашины (рис. 1) находят широкое применение

в энергетической сфере. Одним из направлений совершенствования дан-ного типа турбомашин является повышение частот вращения роторов. Применение подшипников качения в условиях высоких скоростей и нагру-зок по условиям работы ограничено предельной быстроходностью и малой долговечностью. Возможное решение проблемы заключается в применении подшипников

скольжения, смазка которых осуществляется рабочими телами машин. Но повышение частоты вращения валов в подшипниках скольжения ограни-чивается большими потерями на трение и ростом температуры, которые сильно возрастают с ростом окружной скорости (в условиях жидкостной смазки). Быстроходные подшипники скольжения приходится снабжать громоздкими охлаждающими устройствами. Поэтому эффективным путем повышения предельной частоты вращения является использование сма-зочных материалов с малой вязкостью. Очевидно, что наибольшие скоро-сти могут быть достигнуты с помощью газовой, преимущественно воз-душной смазки.


Рисунок 1 – Турбонасосный агрегат с подшипниками скольжения

Эффективным способом повышения удельных характеристик машин яв-

ляется увеличение частот вращения роторов, наибольшие значения кото-рых могут быть достигнуты при использовании газовой, преимущественно воздушной, смазки. Опоры с газовой смазкой обладают практически не ог-раниченной предельной быстроходностью, имеют высокий уровень демп-фирования, работают с весьма малыми потерями и нагревом, сохраняют точность положения вала. Перспективными в данном классе являются опоры с упруго-податливыми элементами, так называемые лепестковые газодинамические подшипники (рис. 2).

Рисунок 2 – Лепестковый газодинамический подшипник

с упругими элементами

Податливость лепестка позволяет обеспечить чрезвычайно малые зазоры между цапфой и лепестком на большой площади и получить несущую спо-собность, достаточную для многих высокооборотных турбомашин различ-ного назначения [1]. Лепесток имеет тонкое антифрикционное покрытие, обеспечивающее

минимальный износ при запуске и останове. Во время работы машины слой газовой смазки разделяет подшипник и вал тем самым защищает их


от износа. При вращении вала формируется клинообразная полость под воздействием радиальных смещений вала. Лепесток прогибается обеспе-чивая некоторую толщину смазочного слоя, превышающую толщину при эквивалентной жесткой поверхности, что приводит к снижению потерь мощности [2]. Гофрированный элемент работает как пружина, обеспечи-вающая подстройку под центробежное увеличение диаметра, резкие скач-ки, а также служит для подавления неустойчивости. Этот элемент также создает проточную часть для охлаждающего воздуха, уносящего тепло от подшипника. В чистом виде получается, что относительное перемещение является до-

бавочным и в свою очередь создает высокое кулоновское демпфирование, эквивалентное эффекту трения (рис. 3). Один из методов реализации ку-лоновского демпфирования в показанной конструкции связан с относи-тельным движением между лепестком и круговым гофрированным эле-ментом и между круговым гофрированным элементом и корпусом. Это от-носительное движение возникает когда круговой гофрированный элемент деформируется под нагрузкой.

Рисунок 3 – Реализация кулоновского демпфирования: 1 – лепесток, 2 –

внутреннее покрытие лепестка с малым коэффициентом трения, для наи-меньшего износа во время пуска и останова, 3 – механизм и основные на-правления трения Кулона, 4 – корпус подшипника, 5 – круговой гофриро-ванный элемент, 6 –внешнее покрытие лепестка и кругового гофрирован-ного элемента с коэффициентом трения, необходимым для реализации ме-

ханизма трения Кулона

При одинаковых геометрических параметрах конструкции упругих эле-ментов лепесткового газодинамического подшипника, снижение потерь на трение в смазочном слое возможно путем выбора соответствующего сма-зочного материала. Элементарная сила сопротивления вращению цапфы зависит от касательного напряжения и при вязком сдвиге (по закону Ньютона) с учетом турбулентности потока имеет вид:

dxdzdFТР , (1) Принимая во внимание выражение для поля скоростей течения смазоч-


ного материала, можно записать (при y = h):

hKRp

Rh

2 (2) Потери мощности на трение в слое газовой смазки определяются по

формуле:

L

ТР dzdh

KRpRhRN

0

2

0

2

2

(3) Таблица 1. Значения вязкости смазочных материалов.

Рисунок 4 – Зависимость частоты вращения от мощности

Как видно ключевым элементом является вязкость смазочного материа-

ла. В таблице 1 представлены значения вязкости наиболее часто исполь-зуемых в промышленности и машиностроении веществ. Чем меньше зна-чение вязкости, тем меньше потери на трение в смазочном слое, тем выше энергоэффективность опор высокоскоростных роторов и всей машины в целом. Вязкость воздуха в 55 раз меньше вязкости воды и в 1650 раз


меньше вязкости масла. По этой причине наибольше распространение по-лучили лепестковые подшипники с газовой, преимущественно воздушной смазкой.

С ростом частоты вращения потери на трение в лепестковых газодина-мических подшипниках значительно ниже соответствующих потерь в подшипниках качения (рис. 4). С учетом демпфирования колебаний, прак-тически не ограниченной быстроходности лепестковые газодинамические подшипники являются перспективными опорами роторов для повышения энергоэффективности высокоскоростных турбомашин. Все чаще отечественные и зарубежные конструкторы при проектирова-

нии высокоскоростных турбомашин обращаются к подшипникам с упру-гими поверхностями, наиболее перспективными из которых являются ле-пестковые газодинамические подшипники. Данные опоры успешно приме-няются в энергетическом и транспортном машиностроении, позволяя по-вышать энергоэффективность турбодетандеров, турбокомпрессоров и дру-гих высокоскоростных турбомашин. Список литературы 1. Хешмет Х., Уоловит Дж. А., Пинкус О. Анализ газового ленточного радиального

подшипника // Проблемы трения и смазки. –1983. –Т.105. –№4. – С. 124-132. 2. Пешти Ю.В., Газовая смазка. –М.: МГТУ, 1993. – 381с.

УДК 621.311.4 ШАКИРОВА ГУЛИЯ ГАБДЕЛЬБАРОВНА

Россия, город Казань, Казанский государственный энергетический университет [email protected]

РАЦИОНАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ

В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ Шакирова Г.Г. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ Для правильного поддержания должных гигиенических характеристик

воды бассейна требуется обязательная норма свежей воды – 30 л в день на посетителя. Вытесняемая вода бассейна при экономичном ведении хо-зяйства используется для промывки фильтров, но в основном она просто сливается в отводную систему. Путем многократного анализа воды в бассейне можно снизить расходы на заполнение и слив воды. Одновремен-но уменьшение потребления питьевой воды в так называемом процессе повторной переработки вносит заметный вклад в защиту окружающей среды.

Методы и системы для обратного получения тепла из сточной воды час-

то не приносят ожидаемой экономии. Кроме того, имеют место сущест-венные проблемы технического обслуживания, если сточная вода без предварительной очистки направляется прямо в обычный теплообменник. Загрязнения в сточной воде, например, душа, для ополаскивания фильтров


и т. п. за короткое время приводят к отложениям, зацветанию воды и, как следствие, выходу из строя установки. Легко очищаемые пластиночные теплообменники оказались на практике очень восприимчивыми к этому. Кроме того, гигиенически неприемлемые повторяющиеся проблемы тех-нического обслуживания не могли быть решены и химическим путем. С помощью системы рекуперативного обратного получения тепла при отно-сительно небольших затратах можно наполовину снизить затраты на энер-гию, например, из душевой воды. Затраты на техническое обслуживание такой системы в зависимости от сточной воды не будут незначительными. Рекуперативная система, включающая тепловой насос с автоматической чисткой теплообменника с энергетической точки зрения существенно пре-восходит рекуперативное обратное получение тепла. Правда, большая тех-ническая сложность требует увеличения вложений и дополнительных экс-плуатационных расходов из-за затрат энергии на тепловой насос. Кроме того, при питьевой воде необходимо точнейшим образом выполнять все нормы и требования по выдерживанию ее качества. При использовании бытовой сточной и других видов воды передача тепла (обратное получение тепла) должна производиться через промежуточную среду – в противном случае необходимо разделение сетей. Требуется как минимум два раза в неделю промывать фильтры бассейна в соотношении 6 м3 воды на 1 м2 поверхности фильтра и обязательно ежедневно заменять воду бассейна свежей водой в количестве 30 л на посетителя. Большая часть (около 59 % – тепла) с точки зрения гигиены и надежности функционирования может быть рекуперативно возвращена с помощью дополнительного пластиноч-ного теплообменника из отфильтрованной воды бассейна. Определенные объемы воды в бассейне и свежей воды непрерывно протекают через теп-лообменник. После фильтрационной установки перед нагревателем воды в бассейне забираемая чистая вода отдает часть своего тепла свежей. Первая, охлажденная, течет в отдельный резервуар промывочной воды, вторая – в проточный. Поток обоих видов зависит от уровня промывочной воды, причем размер резервуара определяется площадью фильтра (около 6 м3 воды на 1 м2 поверхности фильтра). С помощью установки для многократ-ного использования воды в бассейне можно повысить эффективность сис-темы. Кроме того, имеются компактные устройства, комбинируемые с пластиночным теплообменником и тепловым насосом, для обратного по-лучения тепла из воды бассейна и дополнительного обратного получения тепла из воды душа[1]. Рекуперативное обратное получение тепла из воды душа Независимо от того, планируется ли обратное получение тепла или нет,

система стока душевой воды в плавательном бассейне устанавливается от-дельно от канализационной воды, чтобы обеспечить простоту последую-щего дооборудования. Далее необходимо установить экономичную арма-туру для душа в целях снижения расхода душевой воды до 30 л на челове-


ка. Дальнейшая работа состоит в установке самозакрывающейся арматуры или выключателя подачи с предварительно смешанной душевой водой температурой около 40 °С. Повышение температуры с 10 °С до 41 °С в душе требует тепла в объеме 36 кВтч/м3. С помощью теплообменника ду-шевая вода (сточная вода) охлаждается с 31 °С до 15 °С, и одновременно с этим свежая вода нагревается с 10 °С до 26 °С. Это соответствует обрат-ному получению тепла в количестве 18,6 кВтч и потребности в оставшемся тепле в количестве 17,5 кВтч, чтобы нагреть 1 м3 с 26 °С до 41 °С. Стоит помнить, что загрязнение душевой воды, например, мылом, жирами и т. п. при использовании обычных в продаже теплообменников из-за взвешен-ных частиц и эмульсий приводит к гидравлическим и термодинамическим трудностям (снижение мощности, помехи при функционировании). Кроме того, в зоне отложений бурно развиваются бактерии. Поскольку загрязне-ния и проблемы технического обслуживания не устраняются постоянной чисткой, требуются соответствующим образом сконструированные фильт-рующие установки грубой или предварительной очистки с возможностью промывки или автоматические системы очистки теплообменников с по-ристыми очищающими материалами. Так как установки с последователь-ной автоматической чисткой теплообменника по сравнению с простыми рекуперативными установками относительно дороги, то целесообразно их планировать в комбинации, например, с системой обратного получения те-пла из воды бассейна (промывания фильтра). Так как увеличение объема сточной воды со временем компенсируется увеличением потребления теп-лой воды, необходимо иметь соответствующие накопители сточной и све-жей воды. Экономичность систем существенно зависит от стоимости энер-гии и величины нагрузки и поэтому интересна для средних и больших бас-сейнов[2]. Использование внешнего тепла и технологической воды Использование внешних источников тепла, многократное использование

технологической и природной воды снижает нагрузку на окружающую среду и экономит воду. Так, в общественных зданиях излишнее тепло с низкой температурой может разумно использоваться в закрытых и откры-тых бассейнах. Технологическая вода, например нагретая вода или естест-венная вода из термальных источников, просто предназначены для прямо-го использования тепла и воды в бассейне, для душа и т. д. Благодаря это-му одновременно снижаются расходы на энергию, воду и на удаление во-ды. При единой системе электроснабжения следует принимать во внима-ние как экономичную теплоизоляцию, так и правильный выбор материа-лов, чтобы позже не возникли проблемы с электролитической или электро-гальванической коррозией. Так, например, в существующих установках с медными трубами нельзя подсоединять никаких магистральных оцинко-ванных линий в качестве так называемых смешанных установок. Если в непосредственной близости от плавательного бассейна имеется централь-


ное отопление, то вложения в подключение к тепловой сети на 70-80 % меньше, чем стоимость котловой установки. Далее снижаются расходы на техническое обслуживание, эксплуатационные расходы, а также на созда-ние запаса топлива. При этом удельные затраты на энергию будут не-сколько выше, что опять-таки вытекает из цен на энергию и труд. При этом для определения экономичности необходимо учитывать не только размер инвестиций, но и эксплуатационные расходы, по крайней мере, за 20 лет (расчет полных расходов)[3]. Список литературы 1. http://www.mako.ru/index.php?show_aux_page=77 2. http://progress21.com.ua/ru/solar-collectors/solar-collectors-for-swimming-pool 3. http://house-nn.ru/teplovoy-nasos-dlya-ispolzovaniya-tepla-sbrosnogo-vozduha 4. http://optonimpex.com/a137581-energosberezhenie-dlya-bassejna.html

УДК 621.314.21 ШЕНЦЕВ ИВАН ОЛЕГОВИЧ, ШЕНЦЕВА ДАРЬЯ ОЛЕГОВНА

Россия, Курск, ЮЗГУ [email protected]

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК В

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ Шенцев И.О., Шенцева д.о. ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Основным предметом обсуждения в данной статье является проблема обновления электрооборудования в энергетической отрасли. Проведено сравнение достоинств новых элегазовых и традиционных масляных трансформаторов.

С развитием энергетической отрасли к оборудованию предъявляются

повышенные требования в различных аспектах. Современное оборудова-ние по высокотехнологичности, безопасности и эффективности значи-тельно превосходят оборудование, используемое 10-20 лет назад. На дан-ный момент, доля применения современных, инновационных разработок на практике крайне мала, несмотря на их целый ряд преимуществ и досто-инств. Сегодня к технике предъявляются все более высокие требования, поэтому на данный момент проблема замены устаревшей техники на со-временную очень актуальна. В настоящее время значительная часть силовых масляных трансформа-

торов, используемых в российских установках, устарела или исчерпала свой ресурс и требует замены на современные высокотехнологичные, по-жаробезопасные и взрывобезопасные трансформаторы. К числу таких трансформаторов относят силовые элегазовые трансформаторы. Элегазо-вый трансформатор представляет собой герметичную конструкцию, где в качестве изоляции и охлаждения применяются не привычные синтетиче-


ские смолы и трансформаторное масло, а специальное газовое наполнение - элегаз. Элегаз, или гексафторид серы - неорганическое вещество, инерт-ный газ, тяжелее воздуха. обладает высоким пробивным напряжением, что обеспечивает высокую электрическую прочность. Применяют как изоля-тор и теплоноситель в высоковольтной электротехнике, как технологиче-скую среду в электронной промышленности, также в полупроводниковой промышленности. Рассмотрим основные достоинства и преимущества эле-газовых трансформаторов от масляных.

- Негорючесть Применение в силовых элегазовых трансформаторах в качестве изоля-

ции и хладагента негорючего элегаза (гексафторида серы SF6) является кардинальным решением проблемы пожаробезопасности этого типа трансформаторов, что делает ненужным устанавливать вокруг них про-тивопожарное оборудование, маслосборники и сточные канавы. Тем са-мым, при применении элегазовых трансформаторов наиболее эффек-тивно используется пространство на электроподстанции.

- Взрывобезопасность Если при возникновении внутренних неисправностей в элегазовом

трансформаторе возникнет электрическая дуга, то вследствие сжимае-мости элегаза внутреннее давление в элегазовом трансформаторе повысит-ся намного меньше, чем в масляном трансформаторе. Тем самым, не воз-никает никакой угрозы для герметичности бака, что полностью исключает опасность его взрыва или возгорания и гарантирует безопасность оборудо-вания на электроподстанции, где установлен элегазовый трансформатор.

- Экономичность В элегазовых трансформаторах есть возможность утилизации тепла от

теплообменников для обогрева помещении. Также, при сооружении под-земной подстанции с элегазовыми трансформаторами наземная террито-рия может использоваться под различные цели: офисные здания, парков-ка для автомобилей и т.д. Экономия на материалах, и монтажных работах, текущей эксплуатации и расходах на ремонт.

- Малошумность Поскольку элегаз обладает значительно лучшими звукоизолирующими

свойствами, чем трансформаторное масло, уровень шума элегазового трансформатора оказывается намного ниже по сравнению с уровнем шума, создаваемого масляным трансформатором.

- Компактность Поскольку при применении элегазовых трансформаторов отсутствует

необходимость установки расширительного бака и устройства сброса дав-ления, становится возможным существенно уменьшить высоту помещения трансформаторной подстанции.

- Малая масса


Поскольку удельный вес элегаза меньше, чем удельный вес трансформа-торного масла, силовые элегазовые трансформаторы имеют меньшую мас-су по сравнению с масляными трансформаторами такой же мощности.

- Экологичность вторичной переработки Вторичная переработка отработавших свой ресурс силовых элегазовых

трансформаторов намного выше по сравнению с переработкой отслужив-ших свой срок масляных трансформаторов. В то же время при утилизации масляных трансформаторов трансформаторное масло, используемые в них материалы не могут повторно использоваться по своему прямому назначе-нию. Отсюда следует, что производство и использование элегазовых трансформаторов позволяет экономить как природные так и трудовые ре-сурсы. Элегазовые трансформаторы в тоже время имеют некоторые недостатки.

Например, при высокой температуре и при повышенном давлении элегаз может перейти в жидкое состояние. с учетом этого, при эксплуатации в ус-ловиях с высокой температурой давление не должно превышать допусти-мых значений. Например, при температуре в 40°C давление элегаза не должно превышать 0,4 МПа. Также гексафторид серы может разлагаться под воздействием электрических разрядов, образуя химически активные и токсичные для человека вещества. Кроме того, существенным недостатком элегазовых трансформаторов является их стоимость, по сравнения с мас-ляными трансформаторами. Однако, затраты на эксплуатацию, а так же на капитальный ремонт масляных трансформаторов намного выше чем элега-зовых. Элегазовые трансформаторы не требуют специального обслужива-ния, кроме контроля давления газа. Таким образом, рассмотрев на примере сравнения элегазовых и масля-

ных трансформаторов, мы можем сделать вывод, что повсеместное вне-дрение современного высокотехнологичного оборудования позволяет в целом повысить качество, эффективность и безопасность всей энергетиче-ской отрасли, а так же обеспечить предъявляемые к нему высокие требо-вания. Список литературы: 1. Гура Ю.Л. Силовой трансформатор с элегазовым заполнением // Электрик, 2009.

№1–2. 2. Гура Ю., Кравченко А. Силовые элегазовые трансформаторы // Электрик, 2014.

№1–2 3. Полтев А.И. Конструкция и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения.

Энергия, 1979.


14. Нанотехнологии и наноматериалы.

УДК 6: 539.2-022.532 АФАНАСЬЕВА АНАСТАСИЯ ЕВГЕНЬЕВНА, ЖАРИКОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт инженерной физики и радиоэлектроники

[email protected], [email protected]

МОДИФИКАЦИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ МЕТАЛЛАМИ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ

Афанасьева А.Е., Жарикова Н.В. МОДИФИКАЦИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ МЕТАЛЛАМИ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ

В данной работе представлен обзор способов нанесения на детонацион-ные наноалмазы (ДНА) металлов платиновой группы (СВЧ-метод нанесе-ния Pt; восстановление металлических частиц из растворов солей и/или кислот соответствующего металла; модифицирование порошков ДНА платиновыми металлами с использованием катализируемого наноалмаза-ми экзотермического термораспада летучих ацетилацетонатов плати-новых металлов, протекающего в режиме низкотемпературного горения).

Основные способы нанесения металлов платиновой группы на детона-

ционные наноалмазы весьма немногочисленны. Наиболее широкое рас-пространение получил так называемый метод пропитки и химического восстановления металлического прекурсора [1]. Однако этот метод не по-зволяют контролировать форму и размер получаемых частиц. Однако, кроме него в литературе можно встретить и другие методы. Например, в работе [1] также предложен СВЧ-метод нанесения Pt на де-

тонационные наноалмазы. Водный раствор платинового прекурсора был смешан с этиленгликолем, затем смешали с помощью ультразвука с раз-ным количеством порошка ДНА и, поместив в микроволновую печь, на-гревали в течение 200 секунд при 800 Вт. Суспензии промывали ацетоном и дистиллированной водой, высушивали при комнатной температуре. ДНА имеют размер 4-10 нм в зависимость от изначального количества ДНА, и показывают сильную тенденцию к агломерации. Данным способом авто-рам удалось получить частицы Pt размером 3-4 нм, равномерно распреде-ленных на грубых поверхностях, агломерированных ДНА. Традиционные методы нанесения платиновых металлов на углеродную

основу также включают в себя химические способы. Наиболее широко ис-пользуется восстановление металлических частиц из растворов солей и/или кислот соответствующего металла. В работе [2] описывается сле-дующий способ нанесения металлов платиновой группы на детонационные наноалмазы, который заключается в том, что в водный раствор соли и/или кислоты металла(ов), нейтрализованный до pH=7, добавляют соли фор-миата лития. Затем проводят восстановление металла или металлов, добав-


ляя в полученный раствор водную суспензию наноалмазов. Впоследствии выделяют осадок - порошок ДНА с осевшими на поверхности частиц ме-таллом или металлами. При этом содержание порошка наноалмаза состав-ляет 84-97 мас.% по отношению к суммарному содержанию каталитически активного металла, восстановление металла или металлов платиновой группы проводят при температуре от 30 до 50°С. Наиболее распространен-ными солями и/или кислотами металлов платиновой группы являются H2PtCl6·6Н2О и PdCl2·2H2O[1]. В другом патенте Вершинина [3] использу-ется подобный метод нанесения Pt-металлов, но содержание алмазов со-ставляет 20-85мас.% по отношению к чистому металлу, а синтез ведут при температуре 20-40°С. В отсутствие частиц наноалмаза выделение осадка металла платиновой группы происходит при температуре 85-95°С. Внесе-ние частиц наноалмаза в раствор снижает температуру выделения осадка до 20°С, т.е. реакция идет в более мягких условиях, что позволяет полу-чать катализатор с более высокой удельной поверхностью. В присутствии в растворе суспензии частиц наноалмаза ионы платиновых металлов свя-зываются с функциональными группами на поверхности наноалмаза. При последующем восстановлении металл закрепляется на графитовой оболоч-ке наноалмаза[3]. К недостаткам методов можно отнести присутствие в целевых продук-

тах примесей, как изначально присутствующих в использующихся ДНА, так и примесей, образующихся в химических процессах превращения ис-пользуемых восстановителей. Следует помнить, что при детонационном синтезе непосредственным

продуктом является не ДНА, а сложная композиция различных форм угле-рода – алмазосодержащая шихта (АШ). В реальной технологической прак-тике АШ содержит металлы, их оксиды и другие примеси, являющиеся следствием коррозионных процессов материала взрывной камеры и компо-зиционного состава взрывчатых веществ. Выделение ДНА из шихты пред-ставляет сложную последовательность химических и физических опера-ций. В связи с этим появилось широкое разнообразие видов качества ДНА у разных производителей. В то же время чувствительность технологий применения ДНА к постоянству качества ДНА и все еще недостаточно низкая стоимость сдерживают использование ДНА в том числе в качестве носителя платиновых металлов. В работе Исаковой В.Г. [4] показана принципиальная возможность мо-

дифицирования порошков ДНА платиновыми металлами с использованием катализируемого наноалмазами экзотермического термораспада летучих ацетилацетонатов платиновых металлов, протекающего в режиме низко-температурного горения. Для модифицирования ДНА платиной образцы порошков ДНА коммер-

ческих и ДНА очищенных смешивали с ацетилацетонатом Pt в кварцевом тигле, и нагревали до самовозгорания. Температура самовозгорания смесей


ДНА с ацетилацетонатом платиноида (~180-200оС) практически соответст-вует температуре сублимации комплексов. В отсутствии ДНА наблюдается сублимация ацетилацетонатов Pt-металлов. Локальный нагрев смеси ДНА с ацетилацетонатом Pt – металла вызыва-

ет парообразование М(асас)n и одновременно катализируемый ДНА про-цесс самовозгорания металлоорганического комплекса. Далее процесс протекает по типу самораспространяющегося металлоорганического син-теза. Горение протекает в режиме тления, охватывая практически одно-временно весь объем смеси. Процесс горения протекает с незначительным повышением температуры. Возгорания ДНА в отсутствии ацетилацетоната металла не наблюдается даже при температуре более 400oC. Результаты исследования показали, что экзотермический процесс разложения М(асас)n в присутствии ДНА связан с непосредственным окислением до СО2 лиган-да (-асас) в металлорганическом комплексе. По данным образцам были получены энергодисперсионные рентгенов-

ские спектры и данные элементного анализа продуктов термической реак-ции смесей: ДНА + Pt(acac)2. В первом случае использовали ДНА НПО «Алтай», во втором случае проводилась очистка ДНА с использованием отжига ДНАкомм в смеси с ацетилацетонатом натрия. И затем ДНА, кото-рый был выделен из АШ, подвергали дополнительной очистке с использо-ванием отжига ДНА в присутствии Na(acac), промыванием раствором НСl и водой. В этом случае продукт горения смеси ДНА+ Pt(acac)2 не содер-жал примесей. В спектре зарегистрированы только пики углерода и Рt. В настоящее время выходит на первый план поиск новых, более эффек-

тивных и недорогих способов нанесения платиновых металлов на углерод-ные наноматериалы, и в частности на наноалмазы. Это обусловлено тем, что большинство используемых сейчас методов, как например, метод про-питки, не позволяют контролировать размер и форму получаемых частиц, которые очень сильно влияют на каталитическую активность. Другие ме-тоды являются многостадийными и достаточно трудоемкими и не являют-ся пригодными для воспроизведения в промышленных масштабах. Анализ литературных данных показал, что термические реакции твердофазной смеси ацетилацетонатов платиновых металлов с УНМ позволяют осущест-вить в мягких условиях модификацию платиновыми металлами и размером частиц металлов можно управлять. Список литературы 1. Bian, L.Y. Detonation-synthesized Nanodiamond as a Stable Support of Pt Electrocata-

lyst for Methanol Electrooxidation / L.Y. Bian1, Y.H. Wang, J.B. Zang, F.W. Meng, Y.L. Zhao // International journal of electrochemical science. – 2012. – vol.7. ˗ P.7295 – 7303.

2. Пат. 2411994 Российская Федерация МПК7 B01J21/18, B01J23/42, B01J23/44, B82B1/00. Нанокатализатор и способ его получения. Н.Н. Вершинин, О.Н. Ефимов, В.А. Бакаев, И.И. Коробов. Патентообладатели: Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН), ЗАО "ВЕАЛ Сенсор". − №2009111602/04; заявл. 01.04.09; опубл. 20.02.11, Бюл. № 5.


3. Пат. 2348090 Российская Федерация МПК7 H01M4/92, B01J23/74. Катализатор и способ его получения. Н.Н. Вершинин, О.Н. Ефимов. Патентообладатель: Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН). − №2007140998/09; заявл.08.11.2007; опубл. 27.02.09, Бюл. №6.

4. Isakova, V.G. Тhe research of powder fullerene and ultra-dispersed diamonds compo-sites with metal and oxide nano-particles / V.G. Isakova, E.A. Petrakovskaya, V.P. Isakov, O.A. Bayukov, D.A. Velikanov // Thе Physics of Metals and Metalography. − 2006. − V. 102. − Suppl.1. – P.51-60.

УДК 666.233 ГОСУДАРЕВА ЕЛИЗАВЕТА ЮРЬЕВНА,

КИСЕЛЕВА СНЕЖАНА АЛЕКСАНДРОВНА РФ, Красноярск, СФУ [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И КОАГУЛЯЦИИ

ГИДРОЗОЛЕЙ НАНОАЛМАЗОВ Государева Е.Ю., Киселева С.А. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И КОАГУЛЯЦИИ ГИДРОЗОЛЕЙ НАНОАЛМАЗОВ

Исследованы влияние концентрации электролита на величину электро-кинетического потенциала, высоту потенциального барьера, препятст-вующего агрегации частиц, и кинетику коагуляции гидрозолей наноалмазов детонационного синтеза. Установлен значительный вклад структурных сил отталкивания, обусловленных наличием гидратных слоев на поверхно-сти частиц, в агрегативную устойчивость гидрозолей.

Исследование устойчивости и коагуляции гидрозолей наноалмазов акту-

ально как для многочисленных путей применения их агрегативно устойчи-вых дисперсий, так и для осуществления их отделения от дисперсионной среды при концентрировании и очистке технологических жидкостей. Объектом исследования в данной работе являются 0,1% водные суспен-

зии наноалмазов, полученные ультразвуковой обработкой. Исследовалось два типа наноалмазов: модифицированные в процессе

очистки катионами хрома (НА-1) и соединениями бора (НА-2). Содержа-ние хрома в НА-1 составляет 0,7 мас. %, бора в НА-2 примерно 2 мас. %. Остальной качественный состав НА совпадает, как и их основные размер-ные характеристики: среднечисленный размер частиц или их прочных аг-регатов в водной среде составляет 13 нм, размеры основного количества частиц находятся в диапазоне 10–100 нм (дисковая центрифуга CPS 24000). Экспериментальными методами в данной работе были: макроэлектро-

форез и спектрофотометрия. В качестве индифферентного электролита, влияющего на агрегативную и седиментационную устойчивость, был вы-бран раствор хлорида калия различной концентрации.


Измерение электрофоретической скорости перемещения частиц в гидро-золях позволили определить знак заряда частиц и рассчитать величины их электрокинетического потенциала. Частицы НА-1 заряжены положитель-но, в соответствии с тем, что потенциалопределяющими ионами являются катионы хрома, средняя величина ζ-потенциала частиц НА в 10-4 М хлори-да калия составила +50,4 мВ. Частицы НА-2 в растворе хлорида калия та-кой же концентрации заряжены отрицательно: потенциалопределяющими являются группы COO-, ζ = -28,5 мВ. Увеличение концентрации электро-лита до 10-2 М в гидрозоле НА-2 вызывает закономерное уменьшение ве-личины ζ в соответствии со сжатием ДЭС. В отличие от этого, зависимость ζ НА-1 от концентрации электролита носит немонотонный характер – ри-сунок 1. В соответствии с литературными данными [1] такой характер за-висимости может объясняться наличием гидратных слоев на поверхности частиц НА.

Рисунок 1 – Зависимость значений электрокинетического потенциала от

концентрации электролита В рамках теории Дерягина – Ландау – Фервея – Овербека (ДЛФО) был

проведен расчет суммарной энергии молекулярного притяжения (уравне-ние Гамакера) (2) и электростатического отталкивания частиц наноалмазов (уравнению Маккартни-Левина) (3) с учетом (4) и без учета сил структур-ного отталкивания.

/6 2/ 4 2/ ln 4 / , (2)

где А константа Гамакера, А = 10 Дж для дисперсий алмаза; S=(2a + h)/a (h расстояние между поверхностями частиц радиуса a).

4 a a / 2a ln 1 exp / a , (3) где потенциал слоя Штерна; 1/ толщина диффузной части двойного электрического слоя. Энергию взаимодействия частиц, обусловленную действием сил струк-

турного отталкивания, определяемых наличием гидратных слоев, рассчи-тывали по уравнению:

20

40

60

80

‐5,5 ‐5 ‐4,5 ‐4 ‐3,5 ‐3 ‐2,5 ‐2

ζ,мВ

lgC


exp ⁄ , (4) где K и l – эмпирические параметры, связанные с состоянием ориента-

ционной упорядоченности дипольных молекул воды и соответствующей длиной корреляции, К = 2106 н/м2 и l = 10-9 м для растворов хлорида калия [2]. Полученные результаты расчетов для НА-1 приведены в таблице 2. Таблица 2 – Зависимость величины потенциального барьера ( от

концентрации индифферентного электролита (С) С, М 10 10 5 ∙ 10 10

∙ 10 Дж 3,04 4,07 5,53 1,963

∙ 10 Дж (с учетом структурных сил) 3,23 4,41 6,13 2,31

Как и зависимость ζ-потенциала, высота потенциального барьера немо-

нотонно зависит от концентрации электролита. Такое значительное влия-ние связано с «вторичной» гидратацией частиц, обусловленной адсорбцией потенциалопределяющих ионов. Для НА обоих типов расчетная величина потенциального барьера, пре-

пятствующего агрегации частиц, практически не проявляется уже при кон-центрации электролита в сотые доли моль/л. Коагуляцию гидрозолей НА-2 исследовали в присутствии раствора хлорида калия концентраций 0,15 М, 0,2 М и 0,3 М.

Рисунок 2 – Результаты расчетов относительной степени агрегации для суспензий НА-2 в присутствии хлорида калия концентраций 0,2 М и 0,3 М

00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,350,4

0,45

0 50 100 150

V

t, мин

V(t), C=0,2 M

V(t), C=0,3 M


По изменению усредненных значений оптической плотности двух опы-тов, проведенных при одной и той же концентрации хлорида калия и близ-ких температурах, от времени с учетом полидисперсности агрегатов рас-считывали относительную степень агрегации ν(t) согласно [1]. На рисунке 2 приведены данные для суспензий НА-2 с добавлением

хлорида калия до концентраций 0,2 М и 0,3 М. Из рисунка видно, что с ростом концентрации электролита в суспензии быстрее происходит про-цесс коагуляции. Очевидно, что несмотря на данные расчетов по теории ДЛФО, наблюдается увеличение влияния электролита на сжатие двойного электрического слоя частиц НА-2 в суспензии. Сопоставление результатов экспериментов с расчетами энергии взаимо-

действия частиц НА-2 по теории ДЛФО позволяет предполагать наличие дополнительного к электростатическому фактора агрегативной устойчиво-сти гидрозолей. Как и в случае с НА-1, предположение о влиянии гидрат-ных граничных слоев на поверхности НА-2 подтверждается обратимостью коагуляции при удалении электролита. Список литературы 1 Электрофоретическое поведение агрегатов ультрадисперсных алмазных частиц /

А.Г. Овчаренко, А.Б. Солохина, Р.Р. Сатаев, А.В. Игнатченко // Коллоидный журнал. — 1991. — Т. 53, № 6. — С. 1067–1070.

2 Устойчивость и электроповерхностные свойства водных дисперсий окисленного синтетического алмаза / В. Н. Морару, Ф. Д. Овчаренко, Л. А. Тоцкая // Коллоидн. журн. — 1991. —Т. 53, № 5. —С. 874.

ПЛАТОНОВ ВАДИМ БОРИСОВИЧ, студент группы НМ-41м ПЛАТОНОВА МАРГАРИТА БОРИСОВНА, студентка группы КИ-41б

ШУТЯЕВА ОЛЕСЯ ИГОРЕВНА, студентка группы НМ-41б РЯПОЛОВ ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ, доцент кафедры НТ ЕНФ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ МАССЫ МЖ,

ПОМЕЩАЕМОЙ НА ШАРООБРАЗНЫЙ НЕОДИМОВЫЙ МАГНИТ Платонов В.Б., Платонова М.Б., Шутяева О.И. Ряполов П.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ МАССЫ МЖ, ПОМЕЩАЕМОЙ НА ШАРООБРАЗНЫЙ НЕОДИМОВЫЙ МАГНИТ

Для проведения исследований магнитной жидкости (МЖ) на установке описанной в работах: «Разработка лабораторной установки для исследо-вания уникальных свойств нанодисперсной магнитной жидкости» и «Ус-тановка для изучения свойств капли магнитной жидкости, левитирующей в переменном магнитном поле», был разработан метод определения мак-симально возможной массы мж, помещаемой на шарообразный неодимо-вый магнит.

1 Методика определения максимальной массы МЖ


Для проведения эксперимента по определению максимальной массы МЖ, помещаемой на шарообразный неодимовый магнит, используем уста-новку для подвешивания капли МЖ с некоторыми доработками (рисунок 1). Под нижним полюсом электромагнита 1 на расстоянии 1-2 мм от него

помещается вогнутый снизу защитный экран 2, для предотвращения за-грязнения электромагнита 1 магнитной жидкостью при возможном выходе из стабильного состояния капли МЖ и, как следствие, прилипании её к по-люсу электромагнита. Также под сенсорной парой 3 на расстоянии 70-100 см от неё располагаем вспомогательный столик 4.

Рисунок 1 – Схема доработанной для эксперимента установки Настраивая установку для подвешивания капли МЖ подстройкой рас-

стояния между нижним полюсом электромагнита и сенсором, добиваемся стабильной левитации шарообразного неодимового магнита диаметром 5 мм. После настройки установки тот же магнит помещаем на немного вогну-

тую подложку. Из медицинского шприца на магнит наливаем МЖ до тех пор, пока избытки МЖ не начнут образовывать вокруг получившейся кап-ли небольшую лужицу. Подливаем ещё немного МЖ и аккуратно перено-сим подложку на вспомогательный столик установки. Включаем установку и медленно поднимаем подложку с каплей к электромагниту. Так как мас-са полученной капли МЖ больше, чем масса чистого шарика, то капля не подвесится. Поэтому опускаем электромагнит ниже, но так, чтобы не до-пустить захвата капли электромагнитом и прилипания её к защитному эк-рану. Опускаем подожку с МЖ на вспомогательный столик, фиксируем электромагнит в неподвижном положении и снова медленно поднимаем подложку с МЖ до тех пор, пока поверхность МЖ не пересечет луч ИК-излучения сенсорной пары, затем также медленно опускаем подложку вниз, следя за поведением капли. В идеальном случае капля должна ото-


рваться от подложки и неподвижно повиснуть под электромагнитом, но могут возникнуть и иные варианты развития событий:

1. Если капля не отрывается от подложки и опускается вместе с ней вниз, то необходимо немного опустить электромагнит относительно сен-сорной пары.

2. Если капля, отрываясь от подложки, стремится прилипнуть к защит-ному экрану, то необходимо немного приподнять электромагнит относи-тельно сенсорной пары. После проведения дополнительной подстройки установки подвешиваем

каплю МЖ указанным выше способом. После опускания подложки вниз мы получим левитирующую в поле электромагнита каплю МЖ. В процессе опускания подложки, неодимовый магнит набирает на себя из столько МЖ, сколько позволяет ему напряженность его магнитного поля. Это ко-личество МЖ и является максимально возможным при описанных выше условиях. Под подвешенную каплю МЖ помещаем чистую вогнутую подложку с

измеренной на электронных весах EXCELL ВСТ-600/10 массой и перекры-ваем луч ИК-излучения непрозрачным предметом. Капля переместится на новую подложку. После чего взвешиваем подложку с каплей на электрон-ных весах. Массу МЖ определяем по формуле:

МЖ м п (13) где – масса подложки с каплей МЖ; м – масса шарообразного неодимового магнита; п – масса подложки.

2 Полученные данные С помощью данной методики была определена максимально возможная

масса МЖ, помещаемой на шарообразный неодимовый магнит для трех образцов МЖ на разных основах: а) МЖ-1 – МЖ на основе трансформаторного масла; б) МЖ-2 – МЖ на основе керосина; в) МЖ-3 – МЖ на основе воды. Масса шарика м во всех экспериментах равна 0,48 г. Полученные в ходе экспериментов данные представлены в таблице.

Таблица 1. Определение максимальной массы МЖ

МЖ-1 МЖ-2 МЖ-3 № , г п, г МЖ,

г , г п, г МЖ,

г , г п, г МЖ,

г 1 13,69 11,70 1,51 13,17 10,95 1,74 13,60 11,76 1,36 2 13,70 11,70 1,52 14,00 11,80 1,72 13,57 11,71 1,38

⟨ МЖ⟩, г

1.515 1.73 1.37


На рисунке 2 показаны полученные в ходе эксперимента капли.

а) б) в)

Рисунок 2 – Полученные в ходе эксперимента капли МЖ: а) МЖ-1 (трансформаторное масло); б) МЖ-2 (керосин); в) МЖ-3 (вода) 3 Интерпретация полученных данных На рисунках 3-5 представлены зависимости максимальной массы МЖ от

ее плотности, вязкости и намагниченности насыщения

Рисунок 3 – Зависимость максимальной массы МЖ от её плотности

Рисунок 4 – Зависимость максимальной массы МЖ от её вязкости

Рисунок 5– Зависимость максимальной массы МЖ от её намагниченно-сти насыщения

1

1,2

1,4

1,6

1,8

1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45ρ, г/мл

mМЖ, г

МЖ‐1

МЖ‐2

МЖ‐3

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 0,05 0,1 0,15

mМЖ, г

η, Па·с

МЖ‐1

МЖ‐2

МЖ‐3

1

1,2

1,4

1,6

1,8

25 30 35 40Ms, г/мл

mМЖ, г

МЖ‐1

МЖ‐2

МЖ‐3


На основе рисунков 3-5 можно сделать вывод, что решающую роль в удержании МЖ на шарообразном магните имеют такие ее параметры, как вязкость и намагниченность насыщения. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-

5515.2014.8 Список литературы 1. Полунин В. М. Акустические эффекты в магнитных жидкостях. М:ФМАТЛИТ,

2008. 208 с. 2. Бибик, Е.Е. Влияние взаимодействия частиц на свойства феррожидкостей

[Текст] / Е.Е. Бибик // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. – С. 3 - 21.

3. Перспективное развитие науки, техники и технологий / Платонов В. Б.// Разра-ботка лабораторной установки для исследования уникальных свойств нанодисперсной магнитной жидкости. – 2013. – Материалы III-й Международной научно-практической конференции (18 октября 2013 года), стр. 84-86

СЕРЫШЕВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ, ПРЯЖНИКОВ МАКСИМ ИВАНОВИЧ

Научный руководитель – к.ф-.м.н., доцент А.В. МИНАКОВ Российская Федерация, Красноярск, Сибирский федеральный университет

[email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСА КИПЕНИЯ В СУСПЕНЗИЯХ С ЧАСТИЦАМИ НАНОМЕТРОВОГО РАЗМЕРА

Серышев А.В., Пряжников М.И., Минаков А.В. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСА КИПЕНИЯ В СУСПЕНЗИЯХ С ЧАСТИЦАМИ НАНОМЕТРОВОГО РАЗМЕРА

На сегодняшний день одним из эффективных методов охлаждения на-гревающихся элементов различных машин является технология, основан-ная на удалении больших тепловых потоков через фазовый переход жид-кости. В работе представлен ряд экспериментов по исследованию процес-са кипения наножидкостей на цилиндрическом нагревателе. В качестве основы для наножидкостей использовалась дистиллированная вода, куда были диспергированы наночастицы оксида кремния (SiO2), оксида железа (Fe3O4) и алмаза. В результате было получено почти четырехкратное увеличение критического теплового потока при кипении наножидкости по сравнению с базовой жидкостью.

Кипение, в качестве одного из наиболее эффективных и действенных

способов теплообмена, встречается в различных инженерных приложени-ях. Поэтому повышение коэффициента теплоотдачи при кипении было предметом многочисленных исследований за последние несколько десяти-летий. Особым направлением в данной области являлось исследование процессов кипения в жидкостях, содержащих в себе частицы нанометрово-го размера. Цель данного исследования - изучение влияния наночастиц и размера нагревателя на критический тепловой поток (КТП) при кипении жидкости. В качестве исследуемой жидкости было предложено использо-


вать наножидкости, показавшие улучшенные теплофизические характери-стики в различных однофазных приложениях [1-2]. Исследуемые жидкости получены на основе дистиллированной воды с

диспергированными в нее наночастицами оксида кремния (SiO2), оксида железа (Fe3O4) и алмаза. Диаметр твердых частиц в наножидкостях состав-лял 25, 40 и 100 нм. Концентрация наночастиц варьировалась от 0,05% до 1% по объему. Для приготовления наножидкости применялся стандартный двухшаговый процесс. После добавления в воду необходимого количества нанопорошка емкость с наножидкостью на 45 минут для разрушения конг-ломератов наночастиц помещалась в ультразвуковой диспергатор УЗДН-А. В проведенных экспериментах для достижения критической тепловой

нагрузки постепенно увеличивалось напряжение, подаваемое на нихромо-вый нагреватель (диаметр нагревателя составлял 0,1 и 0,2 мм), помещен-ный в исследуемую жидкость. При достижении критической плотности те-плового потока происходил переход от пузырькового режима кипения к плёночному, что вело к резкому увеличению термического сопротивления и, соответственно, повышению температуры поверхности нагреваемой ни-ти, это свидетельствовало о достижении критического теплового потока. Зачастую температура при этом превышала значение в 700°С, и можно бы-ло наблюдать ярко-красное свечение нити. Анализ поведения плотности теплового потока при кипении наножидко-

стей показал, что использование наночастиц, даже в малой концентрации, приводит к значительному увеличению тепловой нагрузки. Особенно ярко это выраженно при использовании наночастиц SiO2. Сравнительные дан-ные, полученные при использовании наночастиц железа и алмаза различ-ной концентрации, показаны на рисунке 1. Видим, что с увеличением кон-центрации наночастиц, также происходит увеличение значения критиче-ского теплового потока по сравнению с базовой жидкостью.

Рисунок 1 - Зависимость плотности теплового потока от температуры

местного перегрева в наножидкостях на основе оксида железа (слева) и на основе алмаза (справа). Диаметр нихромового нагревателя 0,2 мм


Представленные на графиках (рисисунок 2) значения критической плот-ности теплового потока были получены усреднением по пяти независимым экспериментам, проведенным для каждой жидкости. Значение критической плотности теплового потока для воды qw=1,32 МВт/м2. Как видно из этих графиков, критическая плотность теплового потока зависит не только от концентрации, но и от материала наночастиц (рисунок 2в), их диаметра (рисунок 2а) и конфигурации нагревателя (рисунок 2б).

а б в Рисунок 2 - Обобщённые результаты экспериментов в виде относительного увеличения критической тепловой нагрузки при использовании наножид-костей по сравнению с дистиллированной водой: а) зависимость относи-тельной плотности теплового потока от диаметра частиц SiO2 при концен-трации 0,05%; б) зависимость относительной плотности теплового потока от концентрации частиц SiO2 для различных диаметров нагревателя и диа-метра частиц 25нм; в) зависимость относительной плотности теплового потока от концентрации частиц для нагревателя диаметром 0,2мм и диа-

метра частиц 25нм. Из полученных по окончании экспериментов данных следует, что суще-

ствует сильная зависимость КТП от материала, концентрации и размера наночастиц. Наличие наночастиц в жидкости приводит к повышению КТП, что связано с взаимодействием наночастиц и поверхности нагревателя и дальнейшим образованием шероховатостей на нагревателе вследствие осаждения частиц, тем самым оказывается влияние на количество и интен-сивность микропотоков около поверхности нагревателя, которые и способ-ствуют заметному увеличению КТП. Таким образом, в результате прове-денных исследований было показано, что применение наножидкостей мо-жет значительно повысить значение критической тепловой нагрузки по сравнению с обычным теплоносителем, то есть в значительной степени отодвинуть наступление кризиса кипения, следовательно, повысить энер-гоэффективность установок, основным процессом теплообмена в которых является кипение. Список литературы


1. Yu W., France D.M., Choi S.U.S., Routbort J.L. Review and assessment of nanofluid technology for transportation and other application. Argonne National Laboratory, ANL/ESD/07-9. 2007. 78.

2. Д.В. Гузей, А.В. Минаков, В.Я. Рудяк, А.А. Дектерев. Измерение коэффициента теплоотдачи наножидкости на основе оксида меди в цилиндрическом канале. Письма в ЖТФ, 2014, том 40, вып. 5. C. 34-42.

РЯПОЛОВ ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ, доцент кафедры НТ ЕНФ ОРЛОВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ, студент группы НМ-11б ЕНФ

ПЛАТОНОВ ВАДИМ БОРИСОВИЧ, студент группы НМ-41м ЕНФ ЧЕКАДАНОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ, научный сотрудник РНЦ

Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАНОДИСПЕРСНЫХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДАМИ

МУРР И МГА Ряполов П.А., Орлов Е.Ю., Платонов В.Б., Чекаданов А.С. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАНОДИСПЕРСНЫХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДАМИ МУРР И МГА

1. Введение Магнитная жидкость(МЖ) – нанодисперсная коллоидная система, осно-

ву которой составляют частицы магнетита с размерами порядка 10 нм и жидкость-носитель. Для обеспечения агрегативной устойчивости магнит-ную жидкость стабилизируют с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ) [1-2]. Целью работы является изучение структурных параметров частицы маг-

нетита, окруженной ПАВ, в различных жидкостях-носителях по данным МУРР и на основе кривой намагничивания, полученной баллистическим методом. В работе были исследованы образцы магнетитовой МЖ на осно-ве воды, машинного масла и керосина.

2. Объект исследований В качестве образцов для исследований были выбраны три магнитные

жидкости. Образцы №1 и №2 были получены на кафедре ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии» Белорусского национального технического института. Образец №3 был получен в Про-блемной научно-технической лаборатории прикладной феррогидродина-мики Ивановского государственного энергетического университета. Ха-рактеристики образцов представлены в таблице 1. Все образцы были получены методом химической конденсации из жид-

кой фазы в присутствии ПАВ. В образце №1 использовался двойной слой ПАВ, поскольку жидкость-носитель является полярной [3].


Таблица 1 – Характеристики образцов МЖ

№ Жидкость-носитель ПАВ

Концентрация магнетита ,

vol.%

Намагниченность насыщения SM ,

кА/м

Начальная маг-нитная воспри-имчивость L

1 Вода Олеиновая ки-слота + олеат

натрия 6,3 28,9 0,96

2 Машинное масло

Олеиновая ки-слота 12 35,6 0,93

3 Керосин Олеиновая ки-слота 10,6 32,2 2,76

Указанные в табл. 1 магнитные параметры образцов получены на основе

кривых намагничивания, полученных баллистическим методом в лабора-тории наномасштабной акустики ЮЗГУ. Начальная магнитная восприим-чивость рассчитана по экстраполяции начального участка зависимости

)(HM , намагниченность насыщения – по экстраполяции конечного участка зависимости )/1( HM .

3. Методика эксперимента Первая часть работы заключалась в исследовании структурных парамет-

ров МЖ методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Эксперимент МУРР проводился на установке SAXSess mc2 фирмы Anton

Paar в Региональном центре нанотехнологий на базе Юго-Западного госу-дарственного университета. Получена функция рассеяния )(exp qI в зависи-мости от вектора рассеяния )2sin()4( q , где – длина волны рентге-новского излучения, – угол рассеяния. Измерения проводились при по-стоянной температуре Со20 , образец наносился на покровное стекло, после чего закреплялся в держателе и подвергался облучению в течение 15 минут в вакууме при давлении мбарp 4 при длине волны нм1542,0 . Из получен-ной кривой рассеяния вычиталась фоновая кривая от покровного стекла и от растворителя, а также темновой фон [4]. Полученная кривая обрабатывалась программным пакетом GIFT. Экспе-

риментальная кривая аппроксимировалась функцией [4]: )()()( 2 qSqFqI (1)

В этом выражении )(2 qF – усредненный квадрат форм-фактора части-цы, )(qS – структурный фактор частицы. Для описания типа взаимодейст-вия наночастиц магнетита в МЖ был выбран форм-фактор твердых сфери-ческих частиц и структурный фактор, основанный на PY-аппроксимации [4]. Функция распределения парных расстояний )(rp определялась исходя из

формулы [5]:


max

0

)sin()()(r

rdr

qrqrrpqI (2)

Оценка точности расчета функции )(rp проводилась методом Монте-Карло путем многократного расчета функции )(rp с добавлением случай-ных ошибок в экспериментальную кривую. Затем результаты усреднялись для получения наименьшего среднего отклонения теоретической функции рассеяния )(qI от экспериментальной функции рассеяния )(exp qI . Тем же методом было рассчитано объемное распределение наночастиц

по размерам согласно формуле [5]:

max

0

2 )()()()(r

rV drqrFrVrDqI (3)

где )(rV – объем частицы, )(qrF – заданный форм-фактор частицы. Структурные параметры частиц МЖ были также рассчитаны на основе

анализа полученных баллистическим методом кривых намагничивания об-разцов )(HM . Блок-схема установки и методика эксперимента подробно описаны в ра-

ботах [6], [7]. Максимальная величина напряженности внешнего магнитно-го поля в эксперименте составляла 600 кА/м. Полученная полевая зависимость магнитного потока )(BФ переводилась

в зависимость )(HM по расчетной формуле [6]:

)1(2

20 dNNd

ФM

(4)где d – внутренний диаметр капсулы с образцом, N – число витков в ка-

тушке, dN – размагничивающий фактор для выбранной капсулы. Полученная кривая аппроксимировалась функцией Ланжевена, описы-

вающей процесс намагничивания слабоконцентрированной МЖ:

1)(),()( cthLLMHM S (5)

где TkHm 0*0 – параметр Ланжевена, представляющий собой отноше-ние магнитной энергии частицы к тепловой; SM – намагниченность насы-щения МЖ. Предположение гамма-распределения наночастиц магнетита по разме-

рам приводит к следующим расчетным выражениям [8]: drVLxrfMHM Steor )(),,()( 0 , kTHM SO

)1()exp(),,( 1

0

00

Гxxrrxrf (6)

где мкАM SO /7,477 – намагниченность насыщения магнетита [7], 34 3rV – объем наночастицы в предположении, что она является шаром радиуса r;

),,( 0xrf – функция гамма-распределения с параметрами 0, x ; )1( Г – гам-ма-функция Эйлера.


Для определения параметров распределения частиц МЖ по размерам с учетом межчастичных взаимодействий можно записать следующую систе-му уравнений [6], [8]:

nkTmnMm

Mm

xm

m

LS

SO

02**

*302

*

2*

3

3

3

)3)(2)(1(6

2)2(5)5(

(7)

где *m – средний магнитный момент частицы; 2*m – средний квадрат

магнитного момента частицы; SOM – намагниченность насыщения магне-тита; SM – намагниченность насыщения МЖ; L – начальная магнитная восприимчивость МЖ; n – количественная концентрация магнитных час-тиц. В данном случае предполагается, что магнитный момент наночастиц

магнетита равен произведению их объема на удельную намагниченность насыщения магнетита. 4. Обсуждение результатов Двумя вышеописанными методами были получены функции распреде-

ления наночастиц МЖ по размерам, величины среднего диаметра частиц магнетита и диаметра преобладающих по количеству частиц – таблица 2 и рис. 1.

Таблица 2 – Структурные параметры магнитных жидкостей

Номер об-разца

Средний диаметр наночастиц, нм

Диаметр преобладающих наночастиц, нм

Баллистический метод МУРР Баллистический

метод МУРР

1 5,9 6,1 3.7 7.2 2 6,4 5,7 4 7.5 3 9,4 7,7 6 7.8

а)

б)


в)

Рисунок 1 – Распределение наночастиц по размерам, полученное баллистическим методом и методом МУРР: а) для образца №1; б) для образца №2; в) для образца №3 Рассчитанные указанными методами средние размеры частиц отличают-

ся друг от друга в пределах от 3% до 18%, что объясняется чувствительно-стью методов к различным факторам, определяющим конечный результат измерений. Размер преобладающих наночастиц, полученный в методе МУРР, превышает размер преобладающих наночастиц, рассчитанный по данным баллистического метода. Это объясняется следующими особенностями методов: Метод определения структурных параметров магнитных наночастиц

по кривой намагничивания основывается на анализе лишь магнитных свойств ферромагнитных ядер частиц, поэтому не дает каких-либо сведе-ний об оболочках ПАВ. Метод МУРР дает сведения о структурных параметрах оболочки

ПАВ вследствие рассеяния рентгеновского излучения на градиенте элек-тронной плотности, создаваемом оболочкой [9]: Приведенные факты позволяют оценить размер оболочек ПАВ наноча-

стиц для магнитных жидкостей с различными основами. Результаты расче-тов представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Оценка структурных параметров оболочек ПАВ

Магнитная жид-кость

Жидкость носи-тель ПАВ

Ширина обо-лочки ПАВ,

нм

1 Вода Олеиновая кислота + олеат на-трия 3,5

2 Машинное мас-ло Олеиновая кислота 1,9

3 Керосин Олеиновая кислота 1,8 Данные для образцов №2 и №3 согласуются с приведенными в работах

[6], [10], [11] эффективными размерами молекулы олеиновой кислоты (около 2 нм). В образце №1 превышение в ~1,8 раза рассчитанной ширины оболочки ПАВ может быть объяснено объясняется наличием двойного слоя стабилизатора. Работы выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-

5515.2014.8


Список литературы 1 Patent № 3215572 US MPK Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal

suspension of magnetic particles [Текст] / S.S. Pappell, 1965. 2 Розенцвайг, Р.Э. Феррогидродинамика [Текст] / Р.Э. Розенцвайг // Успехи физ.

наук, 1967. – Т. 92. – № 2. – С. 339 – 343. 3 Грабовский, Ю.П. Некоторые вопросы стабилизации магнитных жидкостей в уг-

леводородных средах // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по маг-нитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. – С. 8-13.

4 R. J. Baxter, J. Chem. Phys. 49, 2770 (1968). 5 Д. И. Свергун, Л. А. Фейгин. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние.

– М.: Наука, 1986. – 279с. 6 Ряполов П.А. Исследование нанодисперсной фазы магнитных жидкостей на осно-

ве акустомагнитного эффекта [Текст]: автореф. диссертации к.ф.-м.н. // Ряполов П.А. – Курск: ЮЗГУ, 2010. – С. 53.

7 Полунин В.М. Магнитогранулометрический и акустогранулометрический анализ нанодисперсной фазы сильноконцентрированной МЖ / Полунин В.М., Стороженко А.М., Танцюра А.О., Сычев Г.Т. / Известия ЮЗГУ. Серия физика и химия. 2011. - №2. – С. 15-21.

8 Pshenichnikov, A.F. Magneto-granulometric analysis of concentrated ferrocolloids [Text] / A.F. Pshenichnikov, V.V. Mekhonoshin, A.V. Lebedev // J. Magn. Magn. Mater., 1996. – Vol. 161. – P. 94-162.

9 А.Ф. Скрышевский. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. – М.: Выс-шая школа, 1980. 328с.

10 Упругие свойства магнитожидкостных уплотнений [Текст] / Карпова, Г.В. Карпо-ва, [и др.] ; Курский гос. техн.ун-т. – М., 2001, 9.02.01, С. 14 Деп. в ВИНИТИ № 344.

11 Mohammad AlSheikhly, Michael G. Simic. Chain-propagation length of linoleic acid peroxidation aqueous monomeric and micellar system / J. Phys. Chem. 93, 3103-3106 (1989).

СЫТЧЕНКО АЛИНА ДМИТРИЕВНА, студент ЗУБАРЕВ МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ, студент Россия ,г. Курск, Юго-Западный государственный университет

[email protected]

МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сытченко А.Д., Зубарев М.А. МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Статья посвящена одному из способов получения магнитной жидко-сти. Получение МЖ из отходов быстрорежущей стали – это совершенно новый, экологичный и экономичный способ. Магнитная жидкость на осно-ве электроэрозионных порошковых материалов по своим свойствам не уступает другим МЖ.

Магнитные жидкости были почти одновременно синтезированы в США

и России в середине 60-х годов двадцатого века. Первые магнитные жид-кости были получены американцем Соломоном Стивеном Пайпеллом, в результате механического измельчения частиц магнетита в шаровых мель-ницах. Измельчение проводили в присутствии поверхностно-активного


вещества в течение 1000 часов. В СССР родоначальником магнитожидко-стных технологий был Дмитрий Васильевич Орлов. В 1965 году по его инициативе в Ивановском энергетическом институте начались работы по созданию магнитных жидкостей и герметизирующих устройств на их ос-нове. В настоящее время магнитные жидкости активно изучают в боль-шинстве стран мира.[http://magneticliquid.narod.ru] Получение практически всех магнитных жидкостей состоит из двух ос-

новных операций: Получение наночастиц магнетита. Стабилизация наночастиц магнетита в жидкости-носителе с использова-

нием диспергирующего вещества, предотвращающего агрегирование час-тиц магнетика в жидкости-носителе и обеспечивающего устойчивость магнитной жидкости. В качестве магнитной фазы в магнитных жидкостях на основе электро-

эрозионных порошковых материалов используют частицы магнетита Fe3O4 и ферриты, содержащиеся в данных материалах в необходимых количест-вах. Для обеспечения устойчивости такой жидкости ферромагнитные час-тицы обрабатывают поверхностно-активным веществом (ПАВ), образую-щим защитную оболочку вокруг частиц и препятствующим их слипанию из-за Ван-дер-Ваальсовых или магнитных сил. Процесс получения магнитной жидкости можно, разбить на несколько

этапов (рис. 1).

Рис. 1. Этапы приготовления магнитной жидкости

На первом этапе получают металлопорошок на установке для электро-

эрозионного диспергирования (ЭЭД), в качестве рабочей жидкости ис-пользуют керосин. Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего мате-

риала в результате локального воздействия кратковременных электриче-ских разрядов между электродами. В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение мате-риала. Процесс получения железных электроэрозионных порошков включает

следующие стадии (Рис.2):


Рис. 2. Процесс получения электроэрозионных порошков материалов

Полученный порошок перетирают до однородного состава в фарфоро-

вой ступке. После смешения всех компонентов магнитной жидкости, по-лученную смесь подогревают на электроплитке в вытяжном шкафу, пока температура органической фазы не возрастёт до 130о С. Полученную таким образом магнитную жидкость на основе электроэрозионных порошковых материалов охлаждают до комнатной температуры и переливают в ём-кость для хранения и последующего использования. Добавляют керосин до необходимого объёма жидкости с учетом компенсации потери керосина во время подогрева. Если налитую в чашу Петри магнитную жидкость на основе электроэро-

зионных порошковых материалов поднести к магниту так, чтобы магнит-ные линии входили в неё вертикально, то на её поверхности «вырастают» шипы, жидкость становится похожей на ежа. Высушенная фильтровальная бумага после пропитки магнитной жидко-

стью на основе электроэрозионных порошковых материалов обладает маг-нитными свойствами, это объясняется тем, что наночастицы магнитной фазы, заполнив поры бумаги, придали ей слабые магнитные свойства. Список литературы 1. http://magneticliquid.narod.ru/applications/011.htm 2. Патент РФ № 2364482 МПК В23К 35/32, С23С 4/04. Установка для получения на-

нодисперсных порошков из токопроводящих материалов Российская Федерация, заяви-тель и потентообладатель Курск. гос. техн. ун-т.− № 2006128665/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 12.


УДК 666.974 ТКАЧ АЛИНА АЛЕКСАНДРОВНА

НАУМЕНКО ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА Россия, Брянская государственная инженерно-технологическая академия

[email protected]

ВЛИЯНИЕ БАЗАЛЬТОВОЙ ФИБРЫ И НАНОМОДИФИКАТОРА НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТОВ НА ПРОЦЕССЫ

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БАЗАЛЬТОФИБРОБЕТОНА Ткач А.А.,Науменко О.В. ВЛИЯНИЕ БАЗАЛЬТОВОЙ ФИБРЫ И НАНОМОДИФИКАТОРА НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТОВ НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БАЗАЛЬТОФИБРОБЕТОНА

В работе исследована структура базальтофибробетона, модифициро-ванного наномодификатором на основе алюмосиликатов. Методом рент-генофазового анализа установлено, что в цементном камне с наномоди-фикатором зафиксировано снижение суммарной интенсивности отра-жения портландита по сравнению с контрольным составом, а также вы-явлено, что фибробетон в присутствии наномодификатора отличается более монолитным срастанием цементно-песчаной матрицы с базальто-вой фиброй.

Фибробетон представляет собой композиционный материал, включаю-

щий дополнительно распределенную в его объеме фибровую арматуру. При традиционном армировании решается задача торможения только

одного структурного уровня материала, в то время как иерархия трещино-образования и совокупности трещин свидетельствует о целесообразности и необходимости многоуровневого дисперсного армирования. Поэтому на уровне цементирующего сростка армирование целесообразно производить нанодисперсными добавками, которые способствуют росту кристаллов эт-трингита и гидросиликатов кальция непосредственно при гидратации це-мента [1]. Целью работы являлось исследование структуры базальтофибробетона,

модифицированного наномодификатором на основе алюмосиликатов. Проведение исследований осуществлялось с применением непрерывно-

го базальтового волокна производства ООО «Каменный век» (Московская обл., г. Дубна) диаметром 13 мкм и длиной 6,4 мм, а также наномодифика-тора на основе алюмосиликатов, представляющего собой дисперсную сис-тему, получаемую ультразвуковым диспергированием высокоактивного метакаолина и стабилизатора в водной среде. Для изучения влияния наномодификатора на основе алюмосиликатов на

структурообразование и физико-механические свойства базальтофибробе-тона изготавливались образцы-балочки размером 4×4×16 см, которые на-бирали прочность в нормальных условиях. При этом наномодификатор вводился в виде готовой суспензии в коли-

честве 10 % от массы цемента (от 0,01 до 0,18 % в пересчете на сухое ве-щество) вместе с расчетным объемом воды затворения, необходимым для


получения цементного теста нормальной густоты. Исследование структуры образцов из базальтофибробетона осуществля-

лось с помощью многофункционального растрового электронного микро-скопа Quanta 3D FEG (Нидерланды). Электронно-микроскопические исследования контактных зон между це-

ментно-песчаной матрицей и базальтовой фиброй в образцах бездобавоч-ного и модифицированного наномодификатором на основе алюмосилика-тов базальтофибробетона показали различие в их структурах. На фотографиях поверхности скола бетонных образцов видно, что ба-

зальтофибробетон контрольного состава характеризуется более рыхлой и дефектной структурой с четко выраженной границей раздела фаз в зоне контакта цементно-песчаной матрицы и фибры (рисунок 1). Базальтофибробетон в присутствии наномодификатора на основе алю-

мосиликатов отличается более монолитным срастанием цементно-песчаной матрицы с базальтовой фиброй. Анализ микроструктуры цемент-но-песчаной матрицы в зоне расположения базальтовой фибры показал, что в ней находятся плотные скопления пластинчатых «листообразных» скрученных продуктов гидратации цемента (низкоосновных гидросилика-тов и гидроалюминатов кальция), способствующих повышению адгезии базальтового волокна к цементно-песчаной матрице. Базальтовая фибра имеет на поверхности поры, которые оказывают по-

ложительное влияние на адгезию волокна к цементно-песчаной матрице. Новообразования частично проникают в эти поры, что способствует более лучшему сцеплению фибры и матрицы бетона (рисунок 2). Механизм влияния наномодификатора на основе алюмосиликатов на

структурообразование фибробетона связан с ускорением гидратации клин-керных минералов цемента и образования портландита Са(OH) 2. За счет взаимодействия интенсивно выделяющегося портландита с наночастицами аморфизированного кремнезема добавки, в поровом пространстве цемент-ного камня твердеющего бетона образуется дополнительное количество эттрингита и преимущественно низкоосновных гидросиликатов кальция, способствующих уплотнению структуры и отвечающих за повышение прочности бетона [2]. Кроме того, в составе нанодисперсной добавки наряду с кремнеземом

содержится активный глинозем, который является дополнительным источ-ником образования гидроалюминатов кальция, формирующих кристалли-зационные структуры твердения. Последние возникают значительно быст-рее гидросиликатных и поэтому способствуют созданию прочности уже в первые сроки взаимодействия цемента с водой. Чем больше содержание этих продуктов в структуре цементного камня, тем меньше проявляется отрицательное влияние добавки на прочность в ранние сроки твердения [3].


а - увеличение в 5000 раз б - увеличение в 20000 раз Рисунок 1 - Микроструктура контактной зоны цементно-песчаная мат-

рица-фибра контрольного образца фибробетона

а - увеличение в 5000 раз б - увеличение в 20000 раз Рисунок 2 - Микроструктура контактной зоны цементно-песчаная мат-

рица-фибра образцов модифицированного фибробетона Рентгенофазовый анализ (РФА) исследуемых образцов проводился на

дифрактометре ARL X’TRA (Швейцария) по методу порошковой дифрак-тометрии. Влияние наномодификатора на основе алюмосиликатов на фазовый со-

став и структурообразование цементного камня (ЦК) исследовалось на об-разцах, полученных из цемента марки ЦЕМ I 42,5Н ОАО «Белорусский цементный завод» при водоцементном отношении В/Ц = 0,24 и 10 % нано-дисперсной добавки, вводимой через 1 сутки хранения. В качестве кон-трольных использовались образцы, изготовленные при В/Ц = 0,26. По данным качественного рентгенофазового анализа (РФА) в цементном

камне с наномодификатором через 3 суток твердения зафиксировано сни-жение суммарной интенсивности отражения портландита от 850 до 525


имп./с, т.е. на 38 %, по сравнению с модифицированным ЦК односуточно-го возраста и от 695 до 525 имп./с, т.е. на 24 %, по отношению с контроль-ным ЦК в возрасте 3 суток (рисунок 3). Суммарная интенсивность дифракционных максимумов алита в цемент-

ном камне с содержанием добавки через 3 суток твердения уменьшается от 473 до 302 имп./с, т.е. на 36 %; белита - от 648 до 540 имп./с, т.е. на 17 %, что свидетельствует об ускоренной гидратации клинкерных минералов C3S и β-C2S в возрасте 3 суток. По данным качественного РФА в цементном камне с наномодификато-

ром на основе алюмосиликатов через 28 суток твердения зафиксировано снижение суммарной интенсивности отражения портландита от 426 до 213 имп./с, т.е. на 50 %, по отношению с модифицированным ЦК семисуточно-го возраста и от 332 до 213 имп./с, т.е. на 36 %, по сравнению с контроль-ным ЦК в возрасте 28 суток (рисунок 4). Суммарная интенсивность дифракционных максимумов алита в ЦК с

содержанием наномодификатора уменьшается от 206 до 157 имп./с, т.е. на 24 %; белита - от 396 до 214 имп./с, т.е. на 46 %, что позволяет утверждать о сохранении эффекта ускоренной гидратации минералов C3S и β-C2S. Таким образом, исследование структуры базальтофибробетона, модифи-

цированного наномодификатором на основе алюмосиликатов показало, что в цементном камне с нанодисперсной добавкой зафиксировано сниже-ние суммарной интенсивности отражения портландита по сравнению с контрольным составом, что свидетельствует о более монолитным сраста-нием цементно-песчаной матрицы с базальтовой фиброй. Список литературы 1. Коротких, Д.Н. Дисперсное армирование структуры бетона при многоуровневом

трещинообразовании [Текст] / Д.Н. Коротких // Строительные материалы.- 2011.- № 3.- с. 97-99.

2. Лукутцова, Н.П., Пыкин, А.А. Теоретические и технологические аспекты получе-ния микро- и нанодисперсных добавок на основе шунгитосодержащих пород для бето-на [Текст] / Н.П. Лукутцова, А.А. Пыкин.- Брянск: Изд-во БГИТА, 2013.- 231 с.

3. Баженов, Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны [Текст] / Ю.М. Баженов, В.С. Демьянова, В.И. Калашников.- М.: Издательство Ассоциации строитель-ных вузов, 2006.- 368 с.


УДК 661.87 ШАТРОВА КСЕНИЯ НИКОЛАЕВНА, ПАК АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ

Россия, г. Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

[email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТА ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СИСТЕМЫ W–C МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ

ДИФРАКТОМЕТРИИ Шатрова К.Н., Пак А.Я. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТА ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СИСТЕМЫ W–C МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ДИФРАКТОМЕТРИИ

Показана возможность получения порошков карбида вольфрама в ги-перзвуковой импульсной струе вольфрам-углеродной плазмы. Методом рентгеновской дифрактометрии определены фазовые составы синтези-руемых материалов, рассчитаны количественные составы продуктов синтеза и периоды кристаллических решеток основной фазы.

Карбид вольфрама известен как одно из наиболее тугоплавких и твер-

дых соединений. Кроме того, его отличительной чертой является термиче-ская стабильность механических свойств по сравнению с другими сверх-твердыми материалами. Благодаря этому карбид вольфрама широко ис-пользуется в производстве конструкционных и инструментальных мате-риалов, которые можно эксплуатировать не только в нормальных услови-ях, но и при высоких температурах, в агрессивных средах и при сильных нагрузках. В последние годы активно ведутся исследования, связанные с получени-

ем и применением наноразмерного карбида вольфрама, и предлагаются новые методы его синтеза. Нанокристаллический карбид вольфрама WC был впервые получен путем прерывистого микроволнового нагрева специ-ально подготовленного материала, содержащего 30% W и 70% С (масс) [1]. Нанопорошки карбида вольфрама с гранулированными частицами разме-ром 20-80 нм были синтезированы с помощью карботермического восста-новления аморфной смеси WO3 и C [2]. Известен метод получения карбида вольфрама из наночастиц нитрида вольфрама при нагреве до температур 700÷900 °С в атмосфере СН4/ Н2 [3]. Проявленный интерес к карбиду вольфрама в нанокристаллическом состоянии обусловлен теоретическими сведениями об улучшении его механических свойств при уменьшении размера частиц. Одним из возможных прямых методов получения карбида вольфрама

является реализация синтеза в газофазовой системе, используя в качестве исходных веществ углерода (сажи) и вольфрама. Требуемые давления и температуры для синтеза материала могут быть получены в головном скачке уплотнения ударно-волновой структуры гиперзвуковой импульсной


струи вольфрам-углеродной плазмы, истекающей в замкнутое пространст-во. В экспериментах такая система взаимодействия реализуется с помощью

импульсного (до 500 мкс) сильноточного (порядка 105 А) коаксиального магнитоплазменного ускорителя (КМПУ) с графитовыми электродами [4] по методике, представленной в статье [5]. Исходные вольфрам и углерод в виде порошков закладываются в зону формирования плазменной структу-ры сильноточного дугового разряда типа Z-пинч, ускоряемого в коакси-альной системе. Электропитание ускорителя осуществляется от импульс-ного источника – генератора импульсов тока с максимальной запасаемой энергией до 360 кДж. Плазменный выстрел производится в герметичную камеру-реактор, заполненную технически чистым аргоном при нормаль-ных давлении и температуре. Вскрытие камеры и сбор синтезированного порошкообразного продукта производились после естественного охлажде-ния и осаждения взвешенных частиц на стенках реактора. В результате по-лучен темно-серый порошкообразный продукт. Синтезированный матери-ал без какой-либо предварительной обработки исследовался методом рент-геновской дифрактометрии (XRD) (дифрактометр Shimadzu XRD7000, CuK-излучение). В представленной серии опытов было установлено зарядное напряжение

3 кВ, а емкость батареи конденсаторов составила 6 мФ, что соответствова-ло энергии источника питания Wз = 27 кДж. Амплитуды напряжения Umax, тока Imax, мощности Pmax и выделяемая в процессе разряда энергия W для каждого из опытов представлены в таблице 1. Также в таблице представ-лены массы исходных смесей порошков вольфрама и углерода mисх и масса полученного порошка mп. Рассчитана удельная энергия по формуле Wyд = Wз/mисх.

Таблица 1. Параметры экспериментов № опыта 1 2 3 4 Wз, кДж 27 27 27 27 mисх, г 0,375 0,560 0,625 0,800

W/C (масс) 2 8,3 4 1,9 Wyд, кДж/г 72,00 48,21 43,20 33,75

Umax, кВ 1,310 1,338 1,264 1,140 Imax, кА 118,864 111,872 117,116 118,864

Pmax, МВА 132,935 112,793 153,469 127,694 W, кДж 18,034 16,893 19,014 17,466

mп, г 0,210 0,365 0,400 0,445 На рисунке 1 представлена типичная рентгеновская дифрактограмма

продукта синтеза, согласно которой полученный материал состоит из не-скольких ультрадисперсных кристаллических фаз: вольфрама W, карбидов вольфрама W2C и WC1-х и графита gC. Фазовый анализ продукта проведен


с помощью базы структурных данных PDF 2+. Соотношение фаз в продук-те синтеза было определено с помощью метода независимого эталона [7]. Результаты анализа приведены в таблице 2.

Рисунок 1. Типичная рентгеновская дифрактограмма продукта синтеза Согласно [7] фаза WC1-x имеет кубическую структуру типа В1, типич-

ную для нестехиометрических карбидов и нитридов переходных металлов IV и V групп. Период кубической кристаллической решетки WC1-x можно определить по формуле [6]:

2 2 2HKLa d H K L .

Рассчитанные таким образом периоды решеток WC1-x для каждого из экспериментов представлены в таблице 2. Используя зависимость периода элементарной ячейки кубического кар-

бида вольфрама от соотношения C/W, по формуле, представленной в [7], определено содержание углерода в фазе WC1-x ≡ WCy (y ≡ 1-x) для каждого из проведенных опытов:

2a 0,4015 0,0481y 0,0236y (нм). Полученные нестехиометрические формулы карбидов вольфрама пред-

ставлены также в таблице 2. Таблица 2. Результаты

№ опыта 1 2 3 4 WC1-x, % 97,81 99,04 97,63 96,69 W2C, % 0,46 0,29 1,52 0,84

C, % 1,62 0,44 0,77 2,37 W, % 0,11 0,23 0,08 0,10 а, Å 4,2556 4,2397 4,2376 4,2383

Формула WC0,88 WC0,73 WC0,71 WC0,72 По данным таблиц 1 и 2 построена зависимость периода кристалличе-

ской решетки WC1-x от удельной энергии Wyд (рисунок 2). Согласно приве-денному графику можно отметить, что параметр решетки исследуемой фа-


зы находится в квадратичной зависимости от энергии, приходящейся на 1 г исходной смеси компонентов (Wyд).

Рисунок 2. График зависимости а = f(Wуд)

В работе приведены результаты исследований продуктов плазмодина-

мического синтеза системы вольфрам-углерод. С помощью рентгеновской дифрактометрии определены фазовые составы синтезируемых материалов: вольфрам W, карбиды вольфрама W2C и WC1-х и графит gC. Также рассчи-таны количественные составы продуктов синтеза, согласно которым во всех опытах основную часть составляет кубическая фаза карбида вольфра-ма WC1-x (более 95%). Кроме того рассчитаны периоды кристаллических решеток вышеупомянутой фазы, которые находятся в квадратичной зави-симости от удельной энергии. Список литературы 1. Ming Nie, Pei Kang Shen, Zidong Wei, Quing Li, He Bi and Chaolun Liang. Prepara-

tion of pure tungsten carbide and catalytic activity of platinum on a tungsten carbide nanocris-talline support for oxygen reduction// ECS Electrochemistry Letters.-2012.- N 1(3).- P 11-13.

2. Yongzhong Jin, Dongliang Liu, Xinyue Li, Ruisong Yang. Synthesis of WC nano-powders from novel precursors// International Journal of Refractory Metals and Hard Mate-rials.- 2011.- N 29.- P. 372-375.

3. A-Ra Ko, Young-Woo Lee, Je-Suk Moon, Sang-Beom Han, Guozhong Cao, Kyung-Won Park. Ordered mesoporous tungsten carbide nanoparticles as non-Pt catalysts for oxygen reduction reaction// Applied Catalysis A: General.- 2014.- N 477.- P. 102-108.

4. Патент № 2431947 РФ. Н05Н 11/00, F41B 6/00. Коаксиальный магнитоплазмен-ный ускоритель / Сивков А.А., Пак А.Я. Заявлено 30.04.2010; Опубликовано 20.11.2011, Бюл. №29.

5. A.Y. Pak, A. Sivkov, I. Shanenkov, I. Rahmatullin, K. Shatrova, Synthesis of ultrafine cubic tungsten carbide in a discharge plasma jet, Inter. J. of Refractory Metals and Hard Ma-terials. 48 (2015) 51-55.

6. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Изд-во «Металлургия», 1970, 2-е изд., с. 366.

7. Курлов А.С., Гусев А.И. фазовые равновесия в системе W – C и карбиды вольф-рама// Успехи химии. Т. 75.- 2006.- №7.- С. 687-708.

f(x) = 2·10-5x2 - 1,2·10-3x + 4,2615

4,235

4,240

4,245

4,250

4,255

20 30 40 50 60 70 80

a, Å

Wуд, кДж/г


УДК 620.3 ШЕНЦЕВА ДАРЬЯ ОЛЕГОВНА, ШЕНЦЕВ ИВАН ОЛЕГОВИЧ

Юго-Западный государственный университет [email protected]

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Шенцева Д.О., Шенцев И.О. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В статье рассмотрены уникальные свойства и возможности совре-менных текстильных материалов, полученных с использованием нанотех-нологий.

Наноматериалы- это материалы нового поколения, обладающие искус-

ственным разумом, зачатком искусственного интеллекта. Применение на-нотехнологий в легкой промышленности при производстве текстильных материалов с улучшенными свойствами является на сегодняшний день од-ним из самых перспективных научно-технических направлений в мире[1]. Текстиль на основе наноматериалов приобретает уникальные по свои по-казателям свойства. Например, можно делать одежду, не реагирующую на дождь и снег. Углеродные ткани позволяют усиливать несущие конструк-ции, которые утратили свою несущую способность. Наука пришла в текстильную промышленность задолго до слова «нано».

Началось все с изобретения синтетики. В середине 20-го века придумали нейлон. Этот недорогой и неприхотливый материал вытеснил из моды буржуазный шелк. Женские колготки уже не вытягивались в коленях , не сползали и красиво обхватывали ногу. Нейлоновые вещи не линяли, не мя-лись и были практичны во всех отношениях. Тем временем ученые про-должали экспериментировать. Из химических формул рождались новые материи. Ломали голову и модельеры, что же носить: синтетику или орга-нику? Российский дизайнер Людмила Норсоян уверена, со временем ум-ные ткани заменят хлопок и шерсть. Защитные и оберегающие свойства- главные преимущества синтетики нового поколения. Еще одна разработка ученых- шерсть с тефлоном , натуральное волокно + полимер, который широко используется в быту. Мельчайшие частички этого вещества , ин-сталлированные в ткань, творят чудеса. Одежда отталкивает воду. Воз-можности некоторых материалов продолжают удивлять. Взять хотя бы ткань, которая самостоятельно вырабатывает электричество. Достаточно малейших механических колебаний. Пока вы идете , куртка заряжает ваш мобильный телефон. Каждый шаг-это порция энергии для аккумулятора. Как повседневная одежда может стать электрогенератором? Благодаря особым технологическим нитям. Они и создают так называемый пьезо-электрический эффект. Впрочем это инновации для будущего, такой одеж-ды в магазинах пока нет. Трудно достать и вещи из кевлара- это еще один интеллектуальный материал. Раньше из него делали только бронежилеты и спецодежду. Сегодня эта пряжа стала находкой для дизайнеров. Из нее


создают обычные предметы гардероба , которые не растягиваются, не рвутся и, даже, в огне не горят. Он практически не выделяет продуктов го-рения. А это значит, что больше шансов выжить при пожаре, ведь отравле-ние и удушье- основные причины гибели людей в огне. Это в буквальном смысле космические технологии. Пионерами применения нанотехнологий в производстве тканей стали

компании, выпустившие парфюмированные женские платки еще в середи-не девяностых годов прошлого века. Сегодня парфюмированными тканями уже никого не удивишь, а ученые активно трудятся над все более иннова-ционными разработками, а технологии, изначально изобретавшиеся для ограниченного круга граждан выходят в серийное производство. Хорошим примером здесь является история Джефа Оуэнса, который изобрел для ВВС США уникальную технологию антибактериальных вкраплений в ма-териал. Наночастицы, которые Оуэнс «поселял» в ткань, успешно боро-лись с неприятным запахом, грязью и бактериями, так что люди, носящие одежду из этого материала, могли оставаться опрятными по несколько не-дель. Недавно стало известно, что лицензию на производство такой нанот-кани купила британская компания «Алексиум», к вооруженным силам не имеющая ни малейшего отношения. Она ориентирована на пошив товаров для массового потребителя- спортивную одежду, постельное белье, халаты для медиков. Изделия из нового материала будут не намного дороже, чем обычные. А это значит, что начало серийного производства не за горами. Профессиональный спорт дал умным тканям путевку в жизнь. В борьбе

за каждую доли секунду экипировка стала играть важную роль. Сейчас ов-ременная униформа для конькобежного спорта весит всего около 200 граммов, но в ней есть все необходимое для победы. Костюм улучшает аэ-родинамику на треке. Ткани скомбинированы так, чтобы спортсмен тратил меньше сил на ускорение. Костюм тщательно продуман с точки зрения биомеханики. Он позволяет отдыхать некоторым мышцам прямо во время забега. Особый материал используется для предплечий и голени конько-бежцев. Фирма Nike является обладателем патента на технологию Zoned

Aerodynаmic (аэродинамическое зонирование): в костюмах для конько-бежцев и лыжников применяется до 6 различных материалов, сочетание которых оптимизирует аэродинамические свойства одежды. Каждый вид материала используется для «прикрытия» определенной части тела, а швы обработаны таким образом, чтобы свести к минимуму сопротивление. Об-легающий костюм для пловцов «акулья шкура», созданный в соответствии с гидродинамическими требованиями фирмой Adidas, помог на Олимпий-ских играх в Сиднее (2000 год) австралийскому пловцу Яну Торпу выиг-рать 3 золотых медали. Британская компания Speedo, конкурирующая с Adidas, создала водоотталкивающий костюм, который облегчает пловцам


скольжение в воде и повышает их скорость. Умные ткани оказались неза-менимы и там, где счет идет не на доли секунды, а на десятилетия. Легкое, почти невесомое волокно может продлить жизнь бетонным кон-

струкциям. Такое возможно благодаря атомам углерода. Этот химический элемент ученые называют элементом будущего. Главное его преимущест-во- надежность и малый вес. Именно поэтому они применяются для мно-гих промышленных отраслей, особенно в аэрокосмической. Тончайшие ткани склеивают по особой технологии. Получается углепластик, который крепче многих металлов. Производство углеродной ткани- многоступенча-тый процесс. Он начинается в лаборатории. Здесь получают исходное сы-рье- нити, которые в несколько раз тоньше человеческого волоса. В них сложный химический состав, целая гамма высокомолекулярных соедине-ний. На первом этапе происходит формование через фильеру- это чаша со множеством микроскопических отверстий пропускают прядильный рас-твор. Постепенно получается пряжа, по своей структуре напоминающая паутину. Трудно поверить, но эти филигранные нити могут спасать от зем-летрясений многоэтажные здания. Термическая обработка- один из самых ответственных этапов. Под воздействием температуры полимерные нити превращаются в углеродное волокно. Это происходит на молекулярном уровне. Готовые волокна отправляются в ткацкий цех - здесь на станках делают углеродную ткань. Затем ее пропитывают связующим раствором. Получают препреги- это и есть тот материал, который применяют в строи-тельстве[2]. Углеродное волокно просто клеят на стены, как обои. Даже если бетон пошел трещинами, ткань вернет ему прочность. Умным тканям везде дорога. Это молодое направление прикладной нау-

ки уже ощущается почти во всех сферах жизни, от медицины до космо-прома. За исключением, как ни парадоксально, высокой моды. Наномате-риалы на подиумах пока мало кому интересны. Этому есть простое объяс-нение. Да и стоимость пока велика. Шить одежду из нанотканей дорого и невыгодно, даже для fashion-индустрии. Впрочем, это вопрос развития технологий, ведь и нейлон когда-то был амбициозным проектом. Список литературы 1. Региональное развитие индустрии моды : Материалы региональной научно-

практической конференции, Курск, 7 июня 2013 г. / ред. коллегия: В. И. Томаков (отв. ред.), Т. И. Леонтьева, Т. М. Ноздрачева, Е. А. Припачкина.- Курск: ЮЗГУ 2013.-154 с.

2. Материалы и методы нанотехнологий, В.В. Старостин, -2-е изд.,- Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2010.-432 с.

Научное издание

ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО: Взгляд молодых ученых

Сборник научных статей

3-й Международной молодежной научной конференции

13-15 ноября 2014 года

Ответственный редактор Горохов А.А.

ТОМ 2 Информационно–телекоммуникационные системы,

технологии и электроника. Живые системы. Технологии биоинженерии.

Инноватика. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды.

Фундаментальные и прикладные исследования в области физики, химии, математики, механики.

Прогрессивные технологии и процессы Энергетика и энергосбережение. Нанотехнологии и наноматериалы.

Подписано в печать 24.11.2014 г. Формат 60x84 1/16, Бумага офсетная

Уч.-изд. л. 22,9 Усл. печ. л. 26,01 Тираж 200 экз. Заказ № 122

Отпечатано в типографии Закрытое акционерное общество "Университетская книга"

305018, г. Курск, ул. Монтажников, д.12 ИНН 4632047762 ОГРН 1044637037829 дата регистрации 23.11.2004 г.

Телефон +7-910-730-82-83

Documents

ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО Взгляд молодых ученыхregionika.ru/konf/%CC%CB-06%20%CC%E0%EA%E5%F2%20%D2%EE%EC2.pdfПоколение будущего: Взгляд