Высокие технологии, экономика, промышленность - 2013, том 2, часть1 by KrioRus

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКИ АТМОСФЕРЫ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ им. И.П. ПАВЛОВА РАН АКАДЕМИЯ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИНФОРМАЦИИ И ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБЩЕНАЦИОНАЛЬНЫЙ КОНГРЕСС МОЛОДЕЖИ

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЭКОНОМИКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Том 2 Часть 1 СБОРНИК СТАТЕЙ ТРИНАДЦАТОЙ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ЭКОНОМИКЕ" 24-26 мая 2012 года, Санкт-Петербург, Россия

Под редакцией А.П. Кудинова

Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета

2012 1

ББК 20:30:60 В 93 Рецензенты: Доктор технических наук, профессор, лауреат премии Совета Министров СССР Седых Николай Артемович Доктор биологических наук, профессор Крылов Борис Владимирович Высокие технологии, экономика, промышленность. Т. 2, Часть 1: Сборник статей Тринадцатой международной научно-практической конференции “Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике“. 24-26 мая 2012 года, Санкт-Петербург, Россия / под ред. А.П. Кудинова. – СПб.: Изд-во Политехн. унта, 2012. – 281 с. Во втором томе сборника статей «Высокие технологии, экономика, промышленность» составленного из материалов Тринадцатой международной научно-практической конференции “Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике“, рассмотрены научно-технологические, финансово-экономические, юридические, политологические, социальные и международные аспекты вопросов развития и применения фундаментальных и прикладных исследований и высоких технологий в экономике, промышленности, образовании, государственном строительстве. Приводятся результаты исследований по широкому спектру научноисследовательских и технологических работ, обсуждаются роль и механизмы управления и ответственности государственных органов власти и должностных лиц за темпы развития экономики, за состояние, развитие и применение высоких технологий, фундаментальных и прикладных исследований, образования, в экономике и промышленности. Расширенный и комплексный научный анализ этих проблем позволяют оценить состояние работ в области фундаментальных и прикладных исследований, в образовании, в высоких технологиях и в высокотехнологической промышленности. Это подтверждается многолетней международной практикой ведущих академий наук, лучших научных и учебных заведений, известных высокотехнологических корпораций мира (http://htfr.org, http://htfi.org, spbtpd@mail.ru). Сборник статей предназначен для высших должностных лиц, ученых, преподавателей, докторантов, аспирантов, студентов, промышленников, предпринимателей, для широкого круга читателей, может быть использован в качестве учебного пособия в высших и средних учебных заведениях.

ISBN 978-5-7422-3440-1

ПРЕДИСЛОВИЕ Высокие технологии, развитая высокотехнологическая промышленность, высокий уровень фундаментальных и прикладных исследований, образования, культуры, оптимизация и стандартизация деятельности властных структур и государственных органов, низкая, не более 1% годовых, ставка рефинансирования ЦБ РФ и не более 3-4% ставка банковского кредита – залог устойчивого развития государства, роста благосостояния народа, необходимого уровня государственной безопасности, независимости и процветания государства. 24-26 мая 2012 г. в Санкт-Петербурге Институт прикладных исследований и технологий, Институт оптики атмосферы СО РАН, Российский государственный гидрометеорологический университет, Российский фонд фундаментальных исследований, Институт физиологии им. И.П. Павлова, Академия стратегических исследований, информации и высоких технологий, Общенациональный конгресс молодежи и другие институты, университеты и организации проводят Тринадцатую Международную научно-практическую конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике" (научнотехнологические, экономические, финансовые и юридические аспекты, правовая защита и коммерциализация интеллектуальной собственности). Актуальность тематики такой Конференции в последние годы подчеркивается многими высшими должностными лицами и руководителями государства, в том числе, Президентами России Путиным В.В. и Медведевым Д.А., руководителями Российской Академии наук, Правительства, Федерального Собрания РФ и других различных ведомств, государственных и общественных организаций. Но, в то же время, практика последних 20 лет показала, что реальное состояние дел во многих высокотехнологических отраслях промышленности, определяющих государственную безопасность и независимость России, таких как: разработка и производство микросхем, чипов и других комплектующих изделий для выпуска современных компьютеров, средств мобильной связи, промышленной, научной и бытовой электроники, робототехники, машиностроения, электроэнергетики, разработка и производство современных автомобилей, самолетов, железнодорожной техники, кораблей существенно ухудшается с каждым годом. До сих пор остаются на катастрофически низком уровне финансирование фундаментальных и отраслевых наук, технологических исследований, внедренческих работ, что в значительной степени определяется чрезвычайно высокой ставкой рефинансирования Центрального банка России (ЦБР). На данный момент времени она равна 8,0% годовых и является самой большой в двадцатке сильнейших государств мира. Оргкомитет Конференции неоднократно обращался в высшее руководство РФ о приведении ставки рефинансирования к мировым стандартам 0.1-3% годовых (ставки 3

рефинансирования: США 0,0-0,25%, Япония 0,0-0,1%, Великобритания 0,5%, Швейцария 0,0-0,75%, Еврозона 1,25% и т.д.), но, этот вопрос до сих пор остается нерешенным, по существу, являясь “тайной за семью замками”. Для рассмотрения и обсуждения на заседаниях Международной Конференции были предложены следующие три блока вопросов: 1. Высокие технологии (ВТ), фундаментальные и прикладные исследования (ФПИ), высшее и среднее специальное образование, высокотехнологическая промышленность (ВТП) - как общегосударственная, экономическая, финансовая и геополитическая проблема, как проблема государственной безопасности и независимости государства; 2. Обсуждение достижений в области фундаментальных и прикладных исследований, образования, высоких технологий и высокотехнологической промышленности в России и в ведущих странах мира. Анализ проблем взаимодействия государственной власти с государством, стандартизация работы органов власти, решение проблем устойчивого развития государства, коллегиальной и индивидуальной ответственности, как органов государственной власти, так и государственных служащих этих органов; 3. Состояние и динамика развития различных отраслей наук, образования и промышленности России, в первую очередь, являющихся потенциальными потребителями достижений наук и высоких технологий в 21 веке. Зависимость темпов их развития от ставок рефинансирования Центрального Банка и ставок кредитования банков России, от размеров налогов и других макроэкономических параметров. Расширенный подход к тематике Конференции и комплексный научный анализ, позволяют оценить состояние работ, разработать и реализовать оптимальные схемы и пути развития образования, ФПИ, ВТ и высокотехнологической промышленности. Целесообразность такого подхода подтверждается многолетней практикой работы лучших российских и зарубежных Академий наук, Университетов, Институтов и крупнейших корпораций мира. Вниманию читателей предлагается Второй том, Часть 1 Сборника статей «Высокие технологии, экономика, промышленность», составленный из материалов Тринадцатой международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике" (научнотехнологические, экономические, финансовые и юридические аспекты, правовая защита и коммерциализация интеллектуальной собственности), который является тридцать седьмым томом Сборников трудов этой Конференции. Научный редактор: Кудинов А.П.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, БАЗЫ ДАННЫХ, РОБОТОТЕХНИКА, РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, ПРОГРАММИРОВАНИЕ, ИННОВАЦИИ INFORMATION AND COMPUTER TECHNOLOGY, COMPUTER SIMULATIONS, DATABASES, ROBOTICS, RADIOELECTRONICS, SCIENTIFIC INSTRUMENTATION, TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS, PROGRAMMING, INNOVATION

Кудинов А.П. ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Институт прикладных исследований и технологий, Санкт-Петербург, Россия Введение Современные проблемы Российской Федерации в области высоких технологий, фундаментальных исследований, образования имеют определенные закономерности и являются прямым следствием событий и явлений, протекавших в нашей стране последние 20-30 лет. С проблемами развития высокотехнологичного производства Советский Союз столкнулся ещё в середине 1980-х гг. Определенный крен в сторону тяжелой промышленности, так называемой группы А, привел к тому, что стоимость выходящей на товарный рынок продукции включала, в том числе, и большую часть военной составляющей. Но, тем не менее, в тот период времени имели место и значительные успехи, результаты которых эксплуатируются до сих пор без расширенного воспроизводства. Уровень работ советских ученых был по многим направлениям достаточно высоким и превышал многие мировые стандарты, достаточно сказать об успехах в области космонавтики, которая была воплощением достижений огромного количества наук и технологий. На конференции по плазменным технологиям в 1978 г. в которой я принимал участие, американский ученый, делавший доклад по гетерогенным плазменным потокам, подтвердил отставание проводимых ими работ от наших разработок (в том числе и моих, которые проводились под руководством проф. Тихомирова в Томском политехническом институте) на целый ряд этапов. Начиная с 1988-1989 г., высокотехнологичное производство становилось все менее востребованным. Возглавляемая мною лаборатория плазменных процессов и порошковых покрытий Института металлургии УрО АН СССР выполняла много договорных работ. Бюджетное финансирование не превышало 5-10%. Лаборатория зарабатывала на внедрении технологий 5

плазменных порошковых покрытий и упрочняющих технологий. Коллеги из Института ядерной физики при ТПИ, например, внедряли ионно-плазменное напыление, занимались ионной имплантацией. Но уже в конце 1980-х – начале 1990-1991 г. число заказов резко сократилось. С 1992 г. число проводимых НИОКР в стране сократилось катастрофически. В 1992-1993 гг. произошел настоящий обвал фундаментальных исследований, в первую очередь, имевших выход в прикладную сферу. К 1993-1994 гг. спектр проводимых исследований в РФ настолько сузился, что началось массовое сокращение институтов. Из-за галопирующей инфляции ничтожно малой стала зарплата сотрудников НИИ. Аналогичная ситуация наблюдалась и в высших учебных заведениях. Для того чтобы увеличить зарплату сотрудникам, оставшимся в Академии наук, там тоже начались сокращения. Но в результате галопирующей инфляции начала 1990-х годов сократилась не только численность исследователей, но и их реальная зарплата. Это привело к так называемому «вымыванию мозгов» из России. Эти проблемы, имеющие фундаментальный характер, сохраняются и по настоящее время, не смотря на многие обещания руководства страны. Переход на инновационную экономику Объявленный в 2008-2010 гг. высшим руководством страны переход на инновационную экономику вызвал оптимистическое, но настороженное ожидание в среде ученых, технологов, промышленников. Профессионалам и активным участникам этого процесса было понятно, что такой переход должен был быть подкреплен необходимыми изменениями в финансово-экономической и юридической (законодательной) политике власти, её структурной и кадровой перестройке, которые, высшим руководством страны даже не были обозначены. В советский период России (Россия в 20 веке, как известно, прошла три основные стадии: Российская империя, до 1917 года, СССР, до 1991 года и Российская Федерация, с 1991 года по настоящее время) любое высказывание (заявление) высшего руководства страны в лице руководителя ЦК КПСС оформлялось в виде решений, с последующим внедрением в жизнь принятых заявлений. Совет Министров совместно с Верховным Советом СССР приводил в соответствие с этими заявлениями законодательную часть и исполнительную компоненту. После чего следовала разработка плана государственного развития (Госплан) на ближайшую пятилетку, который имел силу Закона. То есть, за словами руководителей СССР всегда следовали определенные реальные действия по развитию СССР, может быть и не всегда правильные, но реальные и проработанные. И они были видны всему государству, всему народу и доступны для обсуждения и контроля. В настоящее время программы государственного развития генерируются постоянно, но дальше деклараций дело не идет. Их более правильным назвать, «так называемые программы развития России». Начиная с послания первого Президента РФ Б.Н. Ельцина, наблюдается определенная закономерность: за происходящие в стране негативные процессы и явления никто и никакой ответственности не несет. И население страны уже привыкло к тому, что за 6

словами руководства страны не следует никаких реальных шагов. Отсюда и «настороженный оптимизм» к провозглашенной высшим руководством страны программе инновационного развития России. Нам импонируют намерения высшего руководства сделать нашу страну высокотехнологичной, решить проблему нефте-газового пузыря. Но через пару недель бурных обсуждений по телевидению, к сожалению, всё, как всегда, возвращается на круги своя. Вновь назначенный министр финансов Антон Германович Силуанов после вступления в должность заявил, что если раньше для сбалансированного бюджета РФ была достаточной цена в 30 долл. за баррель нефти, то теперь и 110 долл. за баррель является критичной ценой. Это свидетельствует о низкой производительности труда в России, низкой эффективности отечественной экономической системы и высокие властно-бюрократические затраты. Инновации и внедрение высоких технологий В советские времена более употребительным термином вместо инноваций было «внедрение высоких технологий в промышленность». Рассмотрим этапы этого процесса. Развитие инновационной экономики возможно при условии наличия у предприятий и организаций страны минимальных финансовых ресурсов для: 1) проведения соответствующих фундаментальных и прикладных исследований; 2) проведения проектно-конструкторских и технологических работ; 3) разработки и создания опытных образцов; 4) проведения производственных испытаний; 5) разработки необходимой документации для проведения работ по внедрению новых высоких технологий в промышленность; 6) строительства новых и модернизации старых заводов, для выпуска вновь разработанной высокотехнологической продукции; Соответствующие работы включались в документы Госплана СССР и планы предприятий. ГКНТ СССР подготавливал соответствующие рекомендации, законодательные акты для отраслевых министерств. 7) организации промышленного поточного производства с применением вновь разработанных высоких технологий; Эти 7 этапов составляли технологический цикл внедрения. Далее требовалась подготовка соответствующих специалистов для их реализации: 8) подготовки российских и приглашение иностранных специалистов для работы по выпуску новой высокотехнологической продукции; 9) организации логистических и менеджерских мероприятий по продвижению и продаже вновь созданной продукции; Организация мероприятий по продвижению и продаже вновь созданной продукции в СССР были на достаточно высоком уровне, особенно в части экспортной составляющей. Так, например, все дизелестроительные предприятия Европы вместе производили 80-85% от объема производства дизелей, выпускаемых одним только «Русским дизелем». 7

10) проведения других необходимых мероприятий. Согласно советским государственным стандартам по внедрению новых технологий весь цикл внедрения до выпуска высокотехнологичной продукции должен был быть реализован в течение 4-7 лет. Для IT – технологий стандартный цикл внедрения в мире составлял и составляет 2-4 года. Инновационная практика сегодня Современная инновационно-высокотехнологическая ситуация в России осложняется многими факторами, в том числе и тем, что в процессе перестройки и постперестройки 1985-2011 гг. на 70-90% практически полностью были уничтожены отраслевые научно-производственные комплексы, институты, проектно-конструкторские бюро, опытноэкспериментальные заводы и другие организации, которые способствовали внедрению новых технологий. В значительной степени в РФ подверглись уничтожению соответствующие структурные подразделения в высших и средних специальных учебных заведениях. Оставшиеся в Российской академии наук (РАН) структурные подразделения и научные школы остались неподкрепленными ни с проектно-технологической, ни с промышленной стороны. Из всего блока, связанного с высокими технологиями, на постсоветском пространстве в какой-то мере сохранилась лишь Академия наук. Только в ней остались институты и ряд научно-производственных комплексов. Отраслевые министерства в РФ перестали существовать, исчезли и отраслевые институты, которые «для увеличения эффективности работы» сначала были приватизированы, а потом они «приказали долго жить», так как в тех условиях, не получая заказов, они выжить просто не могли, по определению. Прикладные НИИ превратились в здания с дирекцией, бухгалтерией и парой лабораторий. Остальное сдавалось и сдается коммерческим структурам. Образовалась своеобразная вилка: академические институты, с одной стороны, неподкрепленные соответствующими прикладными структурными подразделениями, и технологические комплексы, которые должны внедрять разработки НИИ РАН, но они были уничтожены, именно уничтожены. В РФ сохранился лишь ряд направлений, связанных с военно-промышленным комплексом, который пока ещё не полностью приватизирован. Академия наук Основными задачами Академии Наук СССР считались: - содействие полноценному внедрению научных достижений в практику народно-хозяйственного строительства в СССР; - выявление наиболее важных направлений и фундаментальное развитие науки в стране; - координация действий в области фундаментальных и прикладных исследований и технологий совместно с Государственным комитетом по науке и технике, Госпланом и отраслевыми министерствами СССР; 8

- координация развития наук, технологий, высшего образования в СССР через отраслевые и региональные отделения и республиканские Академии наук. Академия наук СССР составляла центральное научно-технологическое ядро, вокруг которого формировались отраслевые институты, научнопромышленные комплексы, что позволяло добиваться серьезных успехов в различных направлениях деятельности. Создание атомной энергетики, реализация атомного проекта (атомной бомбы), ракетно-космической отрасли было обеспечено не вузовской, а именно академической наукой. Современные тенденции (являющиеся калькой с американского варианта) на переориентацию фундаментальных исследований от Академии наук на вузовские исследовательские институты, ведут, как показывает анализ, к полному уничтожению Российской Академии наук, российской науки, а далее и образования. Первые заявления нового министра науки и образования Д.В. Ливанова - ректора НИТУ МИСиС - о сокращении бюджетных мест в вузах весьма настораживают вузовско-академическую общественность. Возлагая большие надежды на вузы, он намерен сломать Российскую академию наук. Как это понимать, и что тогда останется в России? Положение современной Российской Академии наук (РАН) усугубило сведение её руководством основных задач Академии только к проведению фундаментальных исследований, несмотря на то, что юридически обязывающего определения понятия "фундаментальные исследования" не существует. Говоря о финансовых затратах в РАН, мы должны иметь нормативный документ, который бы давал четкое юридически правильное определение понятия «фундаментальные исследования». В конечном итоге, все это привело к созданию тех проблем, которые сейчас имеют место быть как в фундаментальных и прикладных исследованиях, так и в высоких технологиях, в инновациях и в высокотехнологической промышленности. Но именно высокотехнологическая промышленность только и сможет быть заказчиком большей части работ институтов РАН. Что это - ошибочная политика, просчет, или целенаправленные действия? Кто должен за всё это отвечать? К сожалению, у нас нет юридических основ для введения адекватной должностному положению ответственности, начиная от низших госслужащих и кончая президентом и премьер-министром. Вопрос ответственности отвественных госслужащих - одна из базовых проблем инновационного социально-экономического развития страны. Финансирование предприятий Структурная инновационная перестройка промышленности всегда проходит в условиях реальной конкуренции с аналогичными предприятиями как внутри страны, так и за рубежом. На проведение инновационных мероприятий необходимы значительные средства на длительный период времени. Вполне естественно, что у всех руководителей и собственников предприятий возникает вопрос об окупаемости затрат и источниках финансирования инновационных проектов. 9

Источниками финансирования предприятий, в основном, могут быть: 1) собственные финансовые ресурсы; 2) сторонние финансовые ресурсы, которые потребуется возвращать вне зависимости от результатов внедрения инновационных проектов. Сравнивая два политических состояния нашего государства, можно выявить принципиальные их отличия и соответствующие проблемы. В современной России собственными финансовыми ресурсами в значительных объемах обладают только сырьевые предприятия, в первую очередь, нефтегазового сектора. Но эти предприятия, как правило, вывозят свои финансы, в основном, через оффшоры, за границу. Законодательных ограничений на вывоз денег, полученных за счет эксплуатации сырьевых ресурсов, в России практически нет. В начале перестройки декларировались её высокие цели и социальноэкономические мотивы. Перевод предприятий в частную собственность был призван интенсифицировать процессинновационного производства. Но это возможно только в замкнутой системе. В разомкнутой системе имеются юридические зоны с различными законами. Предприниматель выискивает наиболее выгодные для него нюансы юридической системы. Достичь интенсификации отечественного производства за счет частной заинтересованности и приватизации, как показала российская практика, не удалось, а практика, как известно, критерий истины. Образовалось несметное число совместных предприятий, через которые деньги выводились из нашей экономики за рубеж. Россия понесла урон, промышленность пала. В существующих условиях, практически единственным источником финансирования инновационной деятельности является банковский кредит, поскольку другие средства ничтожно малы. Эта самая главная в мире проблема для инноваций в российской действительности просто выводится за скобки. Во всех заявлениях высшего руководства до недавнего времени тема банковского кредитования не звучала вообще. Существующие сегодня банковские проценты никоим образом не соответствуют требованиям развития высоких технологий. Условия предоставления кредита Условия предоставления кредита это главный вопрос, предопределяющий возможность или отсутствие таковой для развития инноваций в промышленности. Кредитные проблемы с инновациями усугубляются ещё и тем, что сроки кредитования должны быть значительными. Как правило, инкубационный инновационный период (время полной окупаемости инноваций) длится от четырёх до десяти, а подчас и до пятнадцати лет. Для развития инноваций должны быть выполнены минимум два главных условия: 1) объём кредитования и ставка кредита должны быть такими, чтобы за счет кредитных ресурсов предприятие смогло совершить полный инновационный цикл от начала работ до получения инновационного дохода (от 10

продажи инновационной продукции), достаточного для покрытия всех затрат на инновацию, включая возврат денег по оплате основного тела кредита и оплаты процентов за пользование кредитными ресурсами (затраты на кредитные ресурсы – ЗКР), оплаты страхования кредита и т.д.; 2) срок предоставления кредита должен быть таким, чтобы предприятие смогло завершить полный инновационный цикл и успешно вернуть кредитные деньги кредитору. Что мы имеем в реальности? Срок кредитования в России полгода - год, максимум 2 года. А стандартный инновационный цикл составляет 5-7 лет. Какие инновации можно реализовать в данных условиях? В зависимости от процентной ставки по кредиту меняются и затраты на его поддержание. Именно объем затрат на поддержание кредита предопределяет возможность или невозможность реализации инновационного проекта. Примеры: - Если инновационный проект имеет продолжительность не менее 10 лет, то есть 120 месяцев и более (все расчеты проводятся в месяцах, поскольку оплата за кредит производится ежемесячно), и потребует не менее 90% объема кредита, то есть, на оплату услуг за кредит можно будет использовать не более 10% от объема кредита, то ставка кредитования не может быть более 2% (точнее, не более 1,92%). Так мы получаем барьер, так называемый дедлайн (deadline - крайний предел), при превышении которого говорить об инновациях в принципе невозможно. Иначе, это будет введением в заблуждение всего государства. - Если предприниматель имеет возможность запланировать на поддержание кредита до 25% от его объема (для реализации проекта достаточно 75% кредита), то при тех же 120 месяцах срока кредита (10 лет) ставка кредитования может достигать уже 4,61%. Из приведенных подсчетов видно, что ставка кредитования не должна превышать 5% годовых. Российские банки используют, как правило, два основных способа расчета с заемщиками: аннуитетный, то есть оплата равными долями фиксированными суммами за весь период оплаты кредита, и дифференцированный - оплата уменьшающимися долями, определяемыми исходя из остатка кредитной суммы. Как показал анализ, для инноваций наиболее удобным является аннуитетная форма платежа, поскольку при дифференцированной форме платежа очень высока ставка ежемесячных выплат в начальной фазе работы по инновациям, то есть, в период, когда деньги наиболее необходимы для решения значительного объема поставленных на стартап задач. Для определения области эффективных процентных ставок кредитов (ставок, при которых можно внедрять инновации) были проведены исследования зависимости количества месяцев (лет) возможных сроков кредитования от процентной ставки кредита при аннуитетной форме платежа при различных значениях допустимых затрат на оплату кредитных ресурсов. 11

Показано, что при различных условиях кредитования величина годовой процентной ставки при финансировании инноваций не может превышать 4-6% годовых. При превышении этих ставок кредитования резко падает время, выделяемое на разработку и внедрение инноваций. Сравним данные требования с той кредитной практикой, которая имела место быть в СССР и в России до 1993-1995 гг. Так, в 1993-1995 гг. ставка рефинансирования ЦБР РФ достигла 220% годовых. Не 4-10%, а 220! При этом, банки в России выдавали кредиты до 300-350% годовых. Для внедрения новой технологии уже через пару месяцев после взятия кредита руководителю предприятия в этих условиях необходимо было возвращать суммы, в 2-3 раза большие самого кредита. Была ли такая кредитная политика обусловлена низкой квалификацией руководства Центрального банка, Минфина, Минюста и ФСБ РФ, или целенаправленной акцией руководства страны по уничтожению высокотехнологичного производства - предмет отдельного рассмотрения? Но, в результате такой финансовой политики и с учетом выпуска огромного количества денежных суррогатов в виде приватизационных ваучеров, срок действия которых был малым, высокотехнологичные предприятия вынудили банкротиться. После непомерного возрастания долгов происходило изменение собственника, в основном, на иностранного. Так, «Русский дизель» был продан за 3% от его стоимости иностранным компаниям, которыми было уничтожено более 100 тыс. станкового оборудования этого крупнейшего российского предприятия (под эгидой его перевода во Всеволожск), и мировая рыночная ниша «Русского дизеля» была захвачена его конкурентами. Аналогичная участь постигла многие предприятия России и стран СНГ. Рассмотрим ситуацию с АвтоВАЗом на собственном примере. В начале 1980-х гг. в Институте оптики атмосферы АН СССР мною была разработана технология восстановления и упрочнения коленчатых валов автомобильных двигателей. В 1985 г. в Институте металлургии УрО АН СССР мы создали центр по плазменному напылению, куда обратились представители АвтоВАЗа с предложением внедрить у себя данную технологию, позволявшую восстанавливать габаритные размеры вала и повышавшую ресурс его работы в 2-4 раза. Двигатель мог до 3000-6000 км пробега работать вообще без масла за счет его диффузии из пор покрытия. Результаты внедрения технологии были продемонстрированы на территории АвтоВАЗа, но до подписания договора дело так и не дошло. Использовались различные предлоги, но к реализации проекта та и не приступили. Началось время торможения внедрения высоких технологий в промышленность. Но даже в тех условиях широкомасштабное внедрение инноваций имело место быть. Это определялось, в первую очередь тем, что средняя ставка рефинансирования Госбанка СССР составляла 2,22%. Для разных видов деятельности она варьировалась от 1 до 5,5%. Именно ставка кредитования сыграла определяющую роль в развитии инноваций и их внедрения в промышленность. Государственное планирование, централизованное выделение финансов, составление логистических схем с помощью Госплана 12

СССР и, самое главное, кредитные ресурсы ниже 4% годовых способствовали внедрению инноваций в промышленность. Когда сейчас мы спрашиваем у иностранных предпринимателей, по каким ставкам у себя в стране они получают кредиты, то, как правило, это 23%, а у нас же только ставка рефинансирования ЦБР составляет 8%. Это самая высокая ставка рефинансирования в двадцатке развитых стран мира. В США она составляет 0,25%, в Японии – 0-0,1%, в Европейском банке – 1,25-1,5%. По ипотеке там кредит дают под 3%, у нас, в лучшем случае - 12%. Выводы, заключение Таким образом, показано, что львиная доля эффекта торможения инновациям в промышленности в России лежит в области политики власти, грубейшего нарушения финансовых законов развития государства. Базовой причиной является чрезвычайно высокая ставка рефинансирования ЦБР. Предлагается, законодательно закрепить её как среднюю арифметическую от аналогичных величин США, Японии и Евросоюза (возможно и + Китая). Только это позволит российским предприятиям стать конкурентоспособными на мировом рынке. Именно высокая ставка рефинансирования ЦБР (а соответственно и высокие ставки кредитования банков РФ) тормозит развитие высокотехнологичных предприятий реального сектора экономики в стране. Необходимыми условиями для реализации инноваций в РФ являются: - защита внутреннего рынка страны на период стартапов; - равноправная внутригосударственная и межгосударственная конкуренция предприятий (условия кредитования и государственной защиты предприятий должны быть эквивалентными); - отсутствие лоббирования компаний со стороны государственных структур; - финансирование науки и образования (в процентах от ВВП государства) адекватное лучшим мировым стандартам; - реализация ряда других, необходимых для развития предприятий, условий.

Анашин В.С. МЕЖДУНАРОДНАЯ ГАРМОНИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКИХ САС КА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА ОАО «Научно-исследовательский институт космического приборостроения» Москва, Россия AnashinV.S. INTERNATIONAL HARMONIZATION OF METODOLOGY OF GUARANTEEING HIGH PERIOD OF ACTIVE LIFE OF SPACECRAFTS UNDER THE IMPACT OF DESTABILIZING FACTORS OF SPACE Joint-Stock Company Institute of Space Device Engineering Moscow, Russia 13

Обеспечение устойчивого положения России на международном рынке космических услуг невозможно без создания космических аппаратов, имеющих длительные (10-15 и более лет) сроки безотказной эксплуатации. Ионизирующие излучения космического пространства являются главенствующим естественным фактором дестабилизации надежного функционирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры, на их долю падает более 50% квалифицированных отказов, хотя этот процент еще выше из-за стимуляции отказов других (в первую очередь электростатичных) видов. С 2010 года успешно функционирует Межведомственный центр радиационных испытаний (МЦИ) электронной компонентной базы (ЭКБ), реализующий несколько направлений контроля стойкости, одно из которых (контроль стойкости ЭКБ космических применений к естественным ионизирующим излучениям (ИИ) космического пространства (КП)) - при главенствующей роли Роскосмоса. ОАО «НИИ КП» выполняет функции головной организации МЦИ ЭКБ по номенклатуре Роскосмоса, и под его руководством создана постоянно действующая рабочая группа (РГ) Научнотехнического совета (НТС) МЦИ ЭКБ для решения вопросов обеспечения испытаний стойкости ЭКБ к ИИ КП, в том числе по гармонизации российской нормативно-методической документации с требованиями зарубежных стандартов (в первую очередь, в части превалирования воздействий ИИ, моделирующих КП с высокой (≤ 10%) точностью, проведения испытаний в диапазоне температур и т.п.). С точки зрения парирования воздействия ИИ КП, в радиоэлектронной аппаратуре применима только ЭКБ с подтвержденным по результатам испытаний уровнем стойкости ко всем видам дозовых и одиночных эффектов (не только специально созданная для космических применений (QML-V, JAN-S и ESCC), но и так называемая COTS). Предварительный выбор ЭКБ (до разработки рабочей конструкторской документации) допускается путем экспериментально-аналитической оценки стойкости, а окончательный (после разработки рабочей конструкторской документации) – только по результатам испытаний по допустимым методам и на допустимых установках. Для ЭКБ иностранного производства (в т.ч. QML-V, JAN-S, ESCC), имеющей протоколы испытаний стойкости к ИИ КП, проведенных в зарубежных испытательных центрах, требуется проверка полноты задания требований и допустимости используемых методов испытаний и испытательного оборудования, которая может привести к необходимости проведения дополнительных испытаний по неподтвержденным характеристикам. РГ НТС МЦИ ЭКБ определены допустимые методы испытаний:  в области дозовых эффектов:  с использованием гамма-излучения (Е ≥ 500 КэВ) или с совместным применением гамма- и рентгеновского излучения с обязательной калибровкой 14

на гамма- установках на каждом типономинале ЭКБ (для контроля предельной накопленной дозы);  с использованием гамма-нейтронного и/или протонного излучений (для контроля структурных повреждений);  в области одиночных эффектов (ОЭ):  с использованием ускорителей ионов (протонов);  допускается (не для всех видов одиночных эффектов) использование лазерных имитаторов (с последующим подтверждением на ускорителях ионов или протонов). Испытательные средства для контроля стойкости ЭКБ к дозовым эффектам от воздействия ИИ КП в России существуют продолжительное время и, в целом, обеспечивают необходимый объем испытаний, требуется лишь незначительная их модернизация в области низкой интенсивности с выпуском соответствующего межотраслевого нормативно-методического обеспечения. Испытательные средства контроля стойкости ЭКБ к ОЭ созданы ОАО «НИИ КП» по заказу Роскосмоса, и с 2009 года обеспечивают проведение испытаний всех функциональных классов (но не всех конструктивнотехнологических исполнений) ЭКБ к ОЭ всех видов с моделированием воздействий ИИ КП во всех требуемых диапазонах (ЛПЭ: 1–100 МэВсм2/мг). Это относительно новое для России направление испытаний требует серьезного развития, как в области методологии, так и в создании новых испытательных установок. В таблице 1 приведены возможные области применения, достоинства и недостатки установок с использованием ионного, протонного и лазерного излучений. Таблица 1. Методы испытаний ЭКБ на стойкость к ОЭ Метод Виды Потен- Ограничения испыта- контроли- циальная метода точний руемых эффектов ность Облуче SEL, ние SEU, ионами SET, SEHE, SEFI, SEB, SEGR

Потенциальные плюсы метода

– контроль всех видов ОЭ; – наиболее точно воспроизводит физическую природу ИИ КП; – позволяет проводить расчетную оценку стойкости к протонам.

высокая

Зарубежный опыт

При использовании ионов с энергией до 10 МэВ/нуклон 50-70% малые пробеги максимальный ионов; диапазон по испыта требуется полная линейным потерям ний энергии (ЛПЭ); декапсуляция ЭКБ; полное отсутствие испытания только трансформаций в вакууме (слож- полей ИИ; ности с обеспечением теплового режима). При использовании ионов с энергией 20-40 МэВ/нуклон средние пробеги широкий диапазон 4729 % ионов; ЛПЭ; испыта требуется (как простота ний правило) обеспечения частичная декап- тепловых режимов. суляция ЭКБ; испытания в разреженной среде (учет трансформации полей ИИ). При использовании ионов с энергией более 100 МэВ/нуклон узкий диапазон испытания в 3-1 % испыта ЛПЭ; обычной без ний требуется учет атмосфере декапсуляции; трансформации полей в простота атмосфере и в обеспечения корпусе ЭКБ. тепловых режимов. Облуче ние протонами

SEL, SEU, SET, SEHE, SEFI, SEB, SEGR

Высокая

неприменим при ЛПЭ ≥ 12 МэВ см2/мг;  невозможность оценки стойкости к тяжелым заря- женным частицам (ТЗЧ); невозможность 16

контроль всех видов ОЭ. возможность испытаний закорпусированной ЭКБ; точно воспроизводит физическую природу протонов

ограни ченное исполь зование

Лазерное излучение

SEU, менее SEL, точен SEB, SET, SEFI (в некоторых случаях недостаточно корректно)

точного определения порога эффекта (в случае его непроявления); сложность точного определения порога. не во всех типах ЭКБ можно смоделировать ОЭ; невозможность воспроизведения SEGR и SEHEэффектов; не моделируется структура трека ТЗЧ; высокие погрешности определения ЛПЭ: требуется подтверждение данных на ускорителях ионов.

ИИ КП.

позволяет проводить исследования чувствительности к ОЭ с привязкой к топологии ЭКБ.

исполь зование для исследований

С 2010 года ОАО «НИИ КП» проводится дооснащение испытательных средств (испытательные стенды с комплектом нормативно-методического и программного обеспечения) Роскосмоса в части обеспечения высокопроизводительных испытаний в диапазоне температур. Решение вопроса о проведении испытаний ЭКБ «сложных» конструкций (множественные слои металлизации, защитные покрытия и заливка, «перевернутый кристалл» и т.п.) требует существенного повышения пробегов ионов за счет повышения их энергии, с перспективой обеспечения испытаний закорпусированной ЭКБ; зарубежный опыт проведения испытаний подтверждает это. Корректное проведение испытаний закорпусированной ЭКБ в атмосфере, кроме того, требует определения (расчета с требуемой точностью) характеристик пучка ионов на кристалле ЭКБ, включая расчет изменения характеристик пучка в корпусе ЭКБ и атмосфере (при его транспортировке). 17

С целью обеспечения высокопроизводительного контроля стойкости ЭКБ всех конструктивно-технологических особенностей к ОЭ, предполагается дальнейшее совершенствование испытательных средств по следующим направлениям:  контроль ОЭ в раскорпусированной (в т.ч. частично) ЭКБ (в форвакууме) с использованием высокоэнергетических (20 – 40 МэВ/н) пучков ионов вновь создаваемого вывода циклотрона У-400М ЛЯР ОИЯИ;  контроль ОЭ в закорпусированной ЭКБ в атмосфере на стойкость к ОЭ с использованием пучков ионов сверхвысоких (до 6 ГэВ/н) энергий нуклотрона Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) ОИЯИ;  контроль стойкости к воздействию естественных нейтронов;  точное моделирование воздействия электронов КП, а также создание технологических стендов определения состава корпусов и декапсуляции. В 2010-2011 годах на созданных ОАО "НИИ КП" по заказу Роскосмоса испытательных средствах, моделирующих воздействие тяжелых заряженных частиц космического пространства во всех диапазонах (с использованием циклотронов У-400 и У-400М Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ)), проведены полноценные испытания стойкости ЭКБ к одиночным эффектам силами 4-х испытательных лабораторий в интересах более 60 организаций-заказчиков; испытано свыше 800 типономиналов ЭКБ. Результаты испытаний предоставлялись в созданную ОАО «НИИ КП» отраслевую информационно-справочную систему по стойкости ЭКБ к ИИ КП, включающую базу данных с характеристиками стойкости более 23000 наименований ЭКБ, разнообразную справочную информацию (более 2000 записей) и элементы отображения состояния и прогноза "космической погоды". Высокий научно-технический уровень и полное соответствие созданных ОАО "НИИ КП" испытательных средств требованиям зарубежных стандартов и передовому научно-техническому уровню подтверждены на Международных конференциях по радиационным эффектам в компонентах и системах (RADECS) в 2010 и 2011 годах, на Международном симпозиуме по одиночным эффектам (SEES) , на Международной конференции по ядерным и космическим радиационным эффектам (NSREC) в 2011 году. На конференции RADECS-2011 испытательные средства Роскосмоса по контролю стойкости ЭКБ к одиночным эффектам включены в официальный буклет установок, рекомендуемых для использования в ESA и других космических агентствах. Решением Управляющего совета Ассоциации RADECS (март 2012 года), местом проведения Международной конференции RADECS-2015 определена Москва, а ведущей организацией - ОАО «НИИ КП», что, несомненно, является подтверждением заслуг в этой области.

Литература 1. Анашин В.С. Международная гармонизация методологии контроля стойкости электронной компонентной базы к ионизирующим излучениям космического пространства // Российской научно-технической конференции «СЕРТИФИКАЦИЯ ЭКБ - 2012», 2012. 2. Скуратов В.А., Анашин В.С., Членов А.М., Емельянов В.В., Гикал Б.Н., ГульбекянГ.Г., КалагинИ.В., МиловановЮ.А., Тетерев Ю.Г. Испытательные средства Роскосмоса для испытаний на одиночные эффекты на циклотроне У400М Лаборатории ядерных исследований Объединенного института ядерных исследований // Международной конференции по радиационным эффектам в компонентах и системах RADECS, 2011. 3. Анашин В.С., Гикал Б.Н., Гульбекян Г.Г., Емельянов В.В., Калагин И.В., Милованов Ю.А., Скуратов В.А., Тетерев Ю.Г., Членов А.М. Линия вывода пучков ионов Роскосмоса по испытаниям на одиночные события на циклотроне У-400М (ЛЯР ОИЯИ) // Международный симпозиуме по одиночным эффектам (SEES), 2011. 4. Анашин В.С. Основные результаты работ ОАО «НИИ КП» по развитию средств контроля и обеспечения стойкости электронной компонентной базы и радиоэлектронной аппаратуры к ионизирующим излучениям космического пространства // Всероссийская научно-техническая конференция «Радиационная стойкость электронных систем «СТОЙКОСТЬ», 2011.

Бабич–Вепрева В.А. ДЕМОГРАФИЧЕСКОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА УРОВНЕ РЕГИОНА Институт экономико – правовых исследований НАН Украины Донецк, Украина Babich-Vepreva V.A. DEMOGRAPHIC INFORMATION SOFTWARE OF MANAGEMENT DECISIONS ON THE REGION LEVEL Donetsk Institute of the Economy and Low of the National Academy of Sciences of Ukraine, Donetsk, Ukraine В 2010 году в Украине начали проводиться экономические реформы. Они «направлены на построение современной, устойчивой, открытой и конкурентоспособной в мировом масштабе экономики и на формирование профессиональной, эффективной системы государственного управления, и наконец - на повышение благосостояния народа» [1, с. 3]. Для достижения этих целей необходима достоверная и объективная оценка ситуации для принятия управленческих решений на местах, взаимосвязанная государственная политика и мониторинг проводимых реформ. В программе экономических реформ «Обеспеченное общество, конкурентоспособная экономика, 19

эффективное государство», наряду с реформами в промышленных отраслях, проводятся реформы в сфере медицины, образования, социальной политики и развития предпринимательства. Все эти сферы влияют на перспективы демографической динамики, тип воспроизводства населения, интенсивность процессов рождаемости, смертности и миграции. Для принятия управленческих решений в социальной политике на уровне региона необходимо демографическое обоснование: достоверная и полная информация, которая позволит оценить сложившуюся в регионе ситуацию, тенденции и перспективы, отслеживать изменения интенсивности процессов и контролировать результаты – промежуточные и конечные, происходящие после проведения реформ. Данная тема рассматривалась демографами локально. Темой оценки демографической ситуации на уровне региона занималась украинский ученый Плотницкая С.А. [2]. Группировала районы по уровню интенсивности рождаемости и смертности казахстанский ученый Бекхожаева А.К. [3]. Необходимость мониторинга и контроля за управлением на региональном уровне в сфере медицины и образования обсуждали в своих статьях ученые Шапошник Г. [4] и Гончаренко И.В. [5] Использование статистических показателей процессов рождаемости, смертности и миграции при оценке эффективности социальной политики рассматривали Градировский С.И., Вишневский А.Г. [6] Поэтому появилась необходимость разработки комплексного подхода и технологии демографической информационной базы, которая позволила бы обеспечить необходимой информацией управленцев на региональном уровне, позволила бы контролировать управление на местах и проводить мониторинг эффективности проводимых реформ, а также выявлять различия между территориально-административными единицами и регионами в контексте процессов рождаемости, смертности, миграции и типа воспроизводства населения, выявление тенденций и особенностей. Целью работы является описание технологии создания демографической информационной базы, которая обеспечит основание для принятия управленческих решений в сфере социальной и демографической политики и проведения мониторинга их эффективности. Закономерности развития населения региона определяются взаимодействием генеральных тенденций демографических процессов и социально-экономических особенностей. Вишневский А.Г. и Градировский С. в своей статье обращают внимание на то, что «перед бросанием миллиардов на выполнение неких задач недурно было бы вложить гораздо меньшие средства в прояснение ситуации. Ведь для того чтобы знать, что делать, всегда нужно знать что происходит» [6, с.11]. Поэтому при формировании демографической информационной базы необходимо поставить цели и ориентиры и с их учетом выбрать показатели, которые станут индикаторами интенсивности определенных процессов, помогут оценить тип демографической ситуации. Для создания рассмотренной демографической информационной базы 20

предложено использовать распространенные статистические показатели процессов рождаемости, смертности и миграции:  общий коэффициент смертности, рассчитанный на 1000 человек;  коэффициент смертності у детей в воздасте до 1 года, рассчитанный на 1000 чел.;  повозрастной коэффициент рождаемости 15-49 лет у женщин, рассчитанный на 1000 чел.;  повозрастной коэффициент рождаемости 15-49 лет у мужчин, рассчитанный на 1000 чел.;  коэффициент депопуляции;  сальдо общей миграции, рассчитанное на 1000 чел. Перечисленные выше показатели рассчитываются для каждой территориально – административной единицы (района или города), а также средний показатель по всем территориальным единицам (по области). Данные показатели обозначают уровень интенсивности протекания того или иного процесса. Сопоставляя средний уровень показателя по всем территориальным единицам с уровнем показателя каждой административно-территориальной единицы, отнесем показатель каждой административно-территориальной единицы к одной из трех групп:  низкий;  средний;  высокий. Следующим шагом обозначим виды демографической ситуации и определим сочетание показателей с определенным уровнем, соответствующим этому виду. В соответствии с основными заданиями «Стратегии демографического развития в период до 2015 года» выделены три вида демографической ситуации:  кризисная;  оптимальная;  неблагоприятная. После определения вида демографической ситуации каждой территориально-административной единицы, сгруппируем территориальные единицы по перечисленным видам. Для визуализации демографического развития региона (области) в целом и каждой территориальной единицы в отдельности, выделим разным цветом типы демографической ситуации каждой административно-территориальной единицы. Поскольку уровень интенсивности процессов и демографическая ситуация меняются с течением времени, необходимо проанализировать их изменения за нескольких лет для выявления устойчивых тенденций и особенностей. Данная информационная база станет обоснованием при принятии управленческих решений в сфере социальной и демографической политики. Так составление информационной базы до начала проведения нововведений позволит управленцам оценить сложившуюся в районе или городе демографическую ситуацию, определить состояние демографического развития в разрезе региона (области) или сравнить 21

с соседними административно – территориальными единицами. Составление информационной базы на протяжении всего периода проведения реформ позволит оценить ее эффективность. При выявлении негативных результатов после проведения нововведений, возможно, произвести корректировку административных действий. Однако надо не забывать, что изменение демографической ситуации происходит с определенной временной задержкой, минимум один год. На рис.1 представлена карта Донецкой области с изображением на ней типов демографической ситуации районов, во время проведения социальной политики по поддержке семей с детьми в 2005 – 2007 годах.

Рис. 1. Распределение районов Донецкой области по демографической ситуации в 2005 – 2007 годах – регионы с кризисным типом демографической ситуации; – регионы со смешанным типом демографической ситуации; – регионы с оптимальной демографической ситуацией; – города Донецкой области, не вошедшие в информационную базу

типу

Во время проведения социальной политики, количество районов с кризисным типом демографической ситуации уменьшилось с 9 до 5 районов. Однако количество районов с оптимальным типом демографической ситуации в 2007 год всего 5 или 27,8% от всех районов Донецкой области. На протяжении всего периода проведения социальной политики в области преобладают районы с неблагоприятным типом демографической ситуации, что свидетельствует о нестабильности полученных положительных результатов и низкой эффективности проведения социальной политики на местах, которая не учитывает демографических особенностей районов. В данной работе представлена технологии создания демографического информационной базы, которая обеспечит основание для принятия управленческих решений в сфере социальной и демографической политики и проведения мониторинга их эффективности. Информационная база составлена из традиционных статистических показателей интенсивности процессов рождаемости, смертности и миграции, однако предложен новый комплексный поход при оценке демографической ситуации административнотерриториальной единицы. Сформулированы виды демографической ситуации и определены сочетание показателей с определенным уровнем, соответствующим этому виду. Выделенные типы позволяют более подробно анализировать состояние каждой административно-территориальной единицы и во время реагировать на появление негативных тенденций. Литература 1. Программа экономических реформ на 2010 – 2014 гг. «Обеспеченное общество, конкурентоспособная экономика, эффективное государство» // Урядовый курьер – 2010. – № 130. – с. 10–13. 2. Плотницкая С. А. Демографический аспект регионального развития / С.А. Плотницкая // Экономическое пространство. 2008. № 20. с. 41–50. 3. Бекхожаева А. К. Региональные тенденции демографического развития Республики Казахстан за 1990-2002 годы / А.К. Бекхожаева // Вопросы статистики. 2004. №11. с. 69-73. 4. Шапошник Г. Методологические основы и механизмы реализации государственной политики в сфере охраны общественного здоровья в Украине / Г. Шапошник // Эффективность государственного управления. Сборник научных трудов. 2008. №16. с. 395 – 402. 5. Гончаренко И. В. Особенности программного метода регулирования территориально-экономических процессов / И. В. Гончаренко // Социально23

экономические исследования в переходный период. Сборник научных трудов НАН Украины / НАН Украины, Институт региональных исследований. – Львов. 2007. №5. с. 370 – 378. 6. Градировский С. Десять проблем управления демографической политикой / С. Градировский [электронный ресурс] – 2008. Режим доступа: http://demoscope.ru/weekly/2008/0331/analit01.php#_FNR_2.

Белозеров В.В., Олейников С.Н. ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия Belozerov V. V., Oleinikov S.N. ABOUT ONE MODEL OF FIRE SAFETY Southern federal university, Rostov-on-Don, Russia Academy GPS of the Ministry of Emergency Measures of the Russian Federation, Moscow, Russia В России, в условиях отсутствия национальной традиции по добровольному противопожарному страхованию собственниками своего имущества, рост потерь от пожаров существенно отражается на социальноэкономическом состоянии общества. В связи с чем, в настоящее время в Госдуму внесен законопроект «Об обязательном противопожарном страховании имущества юридических и физических лиц на случай пожара» [1]. Законопроект определяет цель проведения обязательного противопожарного страхования – защиту имущественных интересов юридических лиц на случай причинения вреда в результате пожара. При этом в целях определения объема ответственности страховщика, приложением к проекту закона предлагается утвердить перечень причин пожаров, надбавки и скидки с основной нетто-ставки страхового тарифа за каждый вид нарушений противопожарных требований или за внедрение дополнительных противопожарных мероприятий [1,2]. Для обоснования размера надбавок и скидок со страхового тарифа, использован международный опыт огневого страхования, а также результаты имитационного моделирования процесса формирования ущерба от пожара в зависимости от наличия и вида средств противопожарной защиты. Для расчета тарифов в качестве исходных берутся данные государственной статистической отчетности о пожарах и их последствиях, т.е. существующая база данных. Тарифы предполагается дифференцировать по региональному признаку [1,2]. Статистический анализ пожаров на Юге России за 30 лет (числа пожаров и их причин) показал рост их количества (рис.1) и устойчивую релаксацию их возникновения по профилактируемым причинам (рис.2), в числе которых 24

нарушения правил эксплуатации приборов быта (электрических и газовых) и, следовательно, энергоресурсов (электроэнергии и газа), увеличение использования которых – объективный факт [2, 3]. Если, ввести адаптивный пожарно-энергетический налог (АПЭН), величина которого будет изменяться для физических и юридических лиц в соответствии с произведенной (потребленной) пожарной опасностью, а средства от него будут распределяться на адекватную противопожарную защиту «внутри пожарной инфраструктуры», т.е. в административнотерриториальной единице (АТЕ), где налогооблагаемая база «живет и функционирует», повышая тем самым её пожарную безопасность, то получим устойчивое снижение числа пожаров из-за бытовых приборов (рис.2).

Рис. 1. Динамика пожаров на Юге России

Рис. 2. Релаксация профилактируемых и не профилактируемых пожаров 25

Принимая во внимание, что, в среднем, 76,1 % пожаров в жилом секторе возникает от приборов и предметов быта, в числе которых 60,15 % пожаров происходит из-за электроприборов, а 15,95 % - от газовых приборов, можно практически определить структуру АПЭН, как проценты (вероятности) пожаров, происходящих от электрических и газовых приборов, умноженные на усредненный тариф оплаты за 1 кВт./ч. и 1 м3 газа для каждой семьи и каждого юридического лица [2,4]: n

 T V  P i

АПЭН 

i 1

K АТЕ

Тi - соответствующие тарифные ставки в АТЕ за энергоресурсы, Vi - фактически потреблённый объем энергоресурсов (кВт/ч, кубометр и т.д.) за период налогообложения, Pi - текущие вероятности пожаров в АТЕ от приборов, использующих энергоресурсы, КАТЕ - «коэффициент адаптивности», который при начале внедрении АПЭН равен 1, а затем увеличивается, снижая тем самым налог, синхронно с повышением пожарной безопасности населения в конкретной АТЕ. где

Литература 1. Пожарная безопасность и современные направления ее совершенствования /Е.А. Серебренников, А.П. Чуприян, Н.П. Копылов и др.; Под ред. Ю.Л. Воробьева. – М. ВНИИПО, 2004. – 187с. 2. Белозеров В.В., Болдырев О.Н. К проблеме противопожарного страхования – в сб.мат-лов Межд.науч.-практ.конф. «Строительство-2006», Ростов н/Д, РГСУ, 2006, с.381-384. 3. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский, Н.Е. Прогнозирование, оценка и анализ пожарной безопасности //Уч.пос., рек. УМО Минобразования РФ для строительных ВУЗов - Ростов н/Д: РГСУ, 2004. - 151с. 4. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Пащинская В.В. О синергетике экономики и права при обеспечении безопасности жизнедеятельности «Системный синтез и прикладная синергетика»: мат-лы 4-й междунар.науч.конф. ССПС-2011, 11-13.10.2011, Пятигорск/- Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011, с.183-194.

Бондарь И.В., Веревкин Р.А. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОФИЛЕЙ ЗАЩИТЫ НА ОСНОВЕ «ОБЩИХ КРИТЕРИЕВ» Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия 26

Bondar I.V. THE QUALITATIVE ANALYSIS OF PROFILES OF PROTECTION BASED ON ISO 15408 Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education "Siberian State Aerospace University", Krasnoyarsk, Russia

Возрастающая роль информационной сферы задает темпы развития информационной безопасности как научного направления, которому требуется охватывать все большие объемы информационного пространства, детальней исследовать его глубину, используя более структурированные и универсальные подходы. А коммерческий спрос направляет ИБ на разработку технологий, простых в использовании, применение которых не затруднит существующий ход информационных процессов, а затраты на сопровождение останутся в разумных пределах. Единство заключается в разработке и исследовании противоположных моделей – системы защиты информации и противоборствующей системы угроз, взаимосвязанных в рамках общей модели информационной системы таким образом, что исследование любой угрозы, основанное на усилении ее области охвата/глубины/строгости, совпадает с вектором исследования соответствующего механизма защиты. [2] Профили защиты, представленные на сайте Федеральной службы по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК) России, демонстрируют такой объектно-ориентированный подход при обеспечении безопасности информационных технологий. В данной работе приведен эксперимент с использованием разработанного модельно-алгоритмического обеспечения «ОАЗИС», целью которого является повышение защищенности ИС посредством усиления существующих профилей защиты. Исходными данными явились профили защиты систем управления базами данных. Созданы модели Профиля защиты для систем управления базой данных (ПЗ СУБД), разработанного на основе методологии национального стандарта ГОСТ ИСО/МЭК 15408-2002 (является переводом англоязычного профиля «Database Management System Protection Profile (DBMS.PP)») и американского Профиля защиты для коммерческих систем управления базой данных - Commercial Database Management System Protection Profile (C.DBMS PP), анализ которых позволяет рекомендовать меры по их усилению. Метод исследования – отразить функциональные компоненты и зависимости ПЗ на модели эталона (Таблица А.1 стандарта ИСО/МЭК 15408), и усовершенствовать профиль защиты добавлением недостающих компонентов и обоснованием его изменений. При качественном анализе модели связей функциональных требований ПЗ СУБД (DBMS.PP) получены следующие результаты (рис. 1). Не рассмотрены компоненты: 1. FDP_IFC - политика управления информационными потоками FDP_IFC (частичный либо полный контроль). Обоснование: существует связь с 27

компонентом FMT_MSA - управление атрибутами безопасности. Профили защиты содержат обоснование соответствий «угрозы -> цели защиты -> функциональные требования». Дано объяснение, как совокупность требований полностью покрывает цели, и что каждая цель безопасности адресована одному или нескольким компонентам требований. Так как политика управления информационными потоками FDP_IFC не определена, следовательно, не достигнуты следующие цели защиты: O.I&A.TOE, O.ACCESS,O.ADMIN.TOE. Согласно таблице взаимосвязи угроз и политик с целями безопасности ПЗ недостигнутые цели защиты порождают полное множество угроз.

Рис. 1. Модель связей функциональных требований ПЗ СУБД (DBMS.PP) 2. FPT_STM функции безопасности объекта оценки должны предоставить надежные метки времени для собственного использования. Декомпозиция: уточнение выражения "надежные метки времени" и указание, где принимается решение о надежности. Возможными применениями этого компонента является предоставление надежных меток времени при проведении аудита, а также ограничение срока действия атрибутов безопасности. Допустим, компонент семейства FDP_IFC условно выполнен. В таком случае необходимо по соображениям сохранения связности сформировать компонент семейства FDP_IFF – функции управления информационными потоками. Декомпозиция проводится до тех пор, пока не будет достигнут достаточный уровень защиты, определяющийся оценкой рисков.[2]

Рис. 2. Модель связи коммерческих СУБД (C.DBMS PP)

функциональных

требований

ПЗ

В ПЗ коммерческой СУБД отсутствуют те же компоненты и FDP_ACC политика управления доступом (ограниченное управление или полное), последний связан с FDP_ACF1 (Управление доступом, основанное на атрибутах безопасности), который определен, т.е. атрибуты безопасности в профиле есть, кроме того: 1. Они специфицированы, т.е. определены идентификатор пользователя, идентификатор субъекта, роль, время суток, местоположение, списки управления доступом. 2. Определены правила управления доступом контролируемых субъектов к контролируемым объектам и к контролируемым операциям на контролируемых объектах. Эти правила определяют, когда доступ предоставляется, а когда в нем отказано. В них могут быть специфицированы функции управления доступом общего характера (использующие, например, обычные биты разрешения) или структурированные функции управления доступом (использующие, например, списки управления доступом). 3. Определены правила, основанные на атрибутах безопасности, которые используются для явного разрешения доступа субъектов к объектам. Они описывают исключения из правил, установленных в предыдущем пункте. Например, правила явного разрешения доступа могут быть основаны на векторе полномочий, ассоциированном с субъектом и всегда обеспечивающим ему доступ к объектам, на которые распространяется политика управления доступом. 4. Определены основанные на атрибутах безопасности правила, которые будут использоваться для явного отказа в доступе субъектов к объектам. Например, правила явного отказа в доступе могут быть основаны на векторе 29

полномочий, ассоциированном с субъектом и явно отказывающем ему в доступе к объектам, на которые распространяется политика управления доступом. Следовательно, создать политику управления доступом FDP_ACC для коммерческих баз данных достаточно просто, и рекомендовано на первом этапе. Модели ПЗ могут быть категорированы по уровням информационной инфраструктуры [3]. В ПЗ приведена классификация угроз: предотвращаемые объектом оценки (т.е. мерами защиты на текущем уровне ИИ) и предотвращаемые средой объекта оценки (т.е. мерами защиты на базовых уровнях ИИ). Таким образом, обусловлена связь требований, целей защиты и предотвращаемых угроз. Разработанное модельно-алгоритмическое обеспечение позволяет проводить анализ защищенности ИС по комплексу требований профилей защиты. В результате проделанной работы получены модели Профиля защиты для систем управления базой данных (ПЗ СУБД), разработанного на основе методологии ГОСТ ИСО/МЭК 15408-2002 (является переводом англоязычного профиля «Database Management System Protection Profile (DBMS.PP)») и Профиля защиты для коммерческих систем управления базой данных Commercial Database Management System Protection Profile (C.DBMS PP). Анализ моделей позволяет рекомендовать меры по усилению ПЗ. Предлагается объединить модели всех доступных профилей защиты, чтобы иметь возможность анализировать защищенность ИС по комплексу взаимосвязанных требований. В дальнейшем планируется исследовать устойчивость информационных систем к негативным воздействиям путем моделирования угроз и защитный мер с учетом организационных требований поддержки среды ISO 27000, (связанных с техническими требованиями ГОСТ ИСО/МЭК 15408 в [3]), ожидаемых и необходимых для комплексного обеспечения информационной безопасности. Литература 1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2002. Информационная технология. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. 2. Бондарь И.В. Анализ устойчивости систем защиты информации к негативным воздействиям /И.В. Бондарь, В.В. Золотарев, А.М. Попов / Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2011». 3. Бондарь И.В. Методика оценки защищенности информационной системы по требованиям стандартов информационной безопасности / И.В. Бондарь, В.В. Золотарев, А.М. Попов / Информатика и системы управления. Комсомольск-наАмуре: Изд-во АмГТУ, 2010. Вып. 4 (26). С. 3–12. 4. Бондарь И.В. Система поддержки принятия решений по защите информации "ОАЗИС" / И.В. Бондарь, В.В. Золотарев, А.В. Гуменникова, А.М. 30

Попов / Программные продукты и системы. - вып. 3. - Тверь: изд-во ЗАО НИИ ЦПС, 2011. - с. 186-189.

Бреус Я.М. РЕЙДЕРСТВО КАК МРАЧНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ СОВРЕМЕННОГО БИЗНЕСА Дальневосточный Федеральный Университет, Спасск-Дальний, Россия Breus Y.M. RAIDING AS GLOOMY REALITY MODERN BUSINESS Far Eastern Federal University, Spassk-Dalny, Russia В период зарождения и рассвета рейдерства интерес для захватчиков представляли крупные предприятия, компании и холдинги. Объяснение этому факту может быть очень простым: «чем больше пирог, тем больше от него можно откусить». Но в настоящее же время интерес у «агрессоров» вызывают и более мелкие «жертвы». Рейдеры все чаще стали останавливаться на малом и среднем бизнесе. Причиной этому служит незащищенность таких предприятий, особенно в малом бизнесе. Отсюда следует легкость захвата субъектов малого и среднего предпринимательства. Многие эксперты в наше время расходятся во мнении относительно рейдерства. А что касается законодательства, то такие понятия, как рейдер, рейдерство и рейдерский захват вовсе отсутствуют. Далее я попытаюсь дать определение рейдерскому захвату предприятия, то есть рейдерству. Итак, для начала рассмотрим суть самого предприятия. Прежде всего следует отметить, что на организацию можно смотреть с двух точек зрения: как на самостоятельный субъект гражданских правоотношений, так и с точки зрения того, что предприятие есть объект гражданского права. То есть, с одной стороны, предприятие может самостоятельно нести права и обязанности  вступать в правоотношения, но с другой стороны, предприятие может быть само объектом правоотношений: проще говоря, обычной вещью, на которую распространяется право собственности. Право собственности состоит из права пользования, владения и распоряжения. Таким образом, при захвате предприятия как юридического лица, к примеру, преступник может ставить себе целью получить лишь право пользования компанией, в то время как на самом деле ему нужна не компания как имущественный комплекс, а лишь недвижимость компании. Так, согласно Гражданскому кодексу, юридическим лицом признается организация, которая имеет обособленное имущество и отвечает им по своим обязательствам, может от своего имени приобретать и осуществлять гражданские права и нести обязанности, быть истцом и ответчиком в суде. Согласно статье 132 Гражданского кодекса, под предприятием как объектом 31

прав понимается имущественный комплекс, используемый для осуществления предпринимательской деятельности. Признаками юридического лица являются: 1) Организационное единство; 2) Имущественная обособленность; 3) Самостоятельная имущественная ответственность по своим обязательствам; 4) Выступление в гражданском обороте и при разрешении споров в судах от своего имени. Таким образом, четко прослеживается дуальная сущность юридического лица: с одной стороны, это самостоятельный субъект гражданских правоотношений, с другой стороны, имущественный комплекс. При захватах предприятий целью могут становиться как само предприятие, так и его имущество. Преступник может посягнуть на предприятие как на имущественный комплекс, так и на его правоспособность как юридического лица. Законным способом отчуждения предприятия является договор куплипродажи предприятия. В данном случае предприятие отчуждается как единый имущественный комплекс, но при этом с предприятием отчуждается и его правоспособность. При продаже предприятия покупатель платит реальную рыночную цену. Захват же предприятия стоит значительно дешевле. Собственники предприятия определятся через его уставной капитал. Уставной капитал может выражаться как в долях, так и в акциях в зависимости от организационноправовой формы. Завладеть предприятием значительно сложнее, если поставить цель завладеть им как имущественным комплексом, ведь в данном случае придется платить полную цену. Поэтому преступники чаще ставят цель заполучить часть долей и акций, а затем уже через них требовать прав на предприятия в виде имущественного комплекса. При понимании захвата предприятия я предлагаю смотреть на предприятие с точки зрения имущественного комплекса, а не с точки зрения, что предприятие самостоятельный субъект гражданских правоотношений. Ведь, в конечном счете, преступник желает завладеть не столько юридическим лицом, сколько тем, что оно имеет в собственности или в так называемых рыночных преимуществах: оборудование, недвижимость, товарный знак, лидирующее положение на своем рынке, клиентская база, деловая репутация и другое. Таким образом, рейдерство (захват предприятия) – это действия, направленные на завладение предприятием как имущественным комплексом, с нарушением норм уголовного права, против воли собственника, с приданием преступным действиям вида легитимности и с использованием недостатков в законодательстве. Можно выделить следующие признаки захвата предприятия: 1) Действие, направленное на завладение предприятием; 2) Нарушением норм уголовного права; 3) Придание своим действиям легитимности; 32

4) Против воли собственника; 5) Использование недостатков законодательства. Предметом недружественных поглощений (рейдерских атак) чаще всего выступают недвижимость, земля, оборудование, продукция, транспорт, права долгосрочного пользования земельными участками, недвижимостью, торговые марки, а также права, связанные с интеллектуальной собственностью, лицензии на определенные виды деятельности. Проводя аналогию с цветами, понятию рейдерство можно дать следующую классификацию: 1) «Белое рейдерство»  четко запланированное поглощение компании, происходящее хоть и против воли основного собственника, но в строгом соответствии с требованиями закона. Защита от рейдерства в его белом варианте, как правило, концентрируется в судебных и административных органах. 2) «Серое рейдерство»  поглощение компании, осуществляемое внешне законными средствами, аналогичными методам белого рейдерства, но совокупность этих средств в целом составляет схему мошенничества, аналогичную методам черного рейдерства. Защита от рейдерства такого рода очень сложна. Серые рейдеры редко привлекаются к ответственности, несмотря на противоправный умысел их действий, поскольку доказать противоправность умысла совокупности внешне законных действий бывает очень сложно. 3) «Черное рейдерство»  незаконный захват собственности, основа которого базируется на применении криминальных методов: подделке документов, подкупе чиновников (судьи, работники правоохранительных ведомств и пр.), шантаже, мошенничестве и пр. Защита от черного рейдерства осуществляется всем доступным спектром способов, в первую очередь, в правоохранительной и судебной областях. Далее, следует выделить типичные ошибки предприятий, которые могут служить определенного рода лазейками для подготовки и осуществления захвата. Назовем их признаками «рейд-пригодности»: 1) Распыленный пакет акций; 2) Организационные и правовые проблемы; 3) Противоречие внутренних документов предприятия (общества) действующему законодательству; 4) Нарушение при приобретении активов и акций; 5) Неправильное оформление владения активами и акциями; 6) Ошибки при определении функций и полномочий органов управления предприятием (обществом); 7) Нарушения законодательства, особенно порядка проведения собрания акционеров и заседания совета директоров, компетенции органов управления; 8) Нарушение порядка одобрения сделок; 9) Отсутствие защиты информации, несоблюдение режима конфиденциальности, в результате чего ценная информация о предприятии (обществе) может быть получена без особых усилий; 33

10) Нарушения при работе с почтой и приемом корреспонденции; 11) Отсутствие нормально функционирующей службы безопасности объектов. Важно, что эффективное противодействие рейдерству возможно только при условии системного подхода, при котором одновременно будет вестись работа в трех направлениях: 1) Во-первых, должна прорабатываться тактика юридического отпора рейдерским уловкам; 2) Во-вторых, необходима реальная борьба с коррупцией; 3) И, наконец, основополагающим принципом данного процесса станет устранение всех несоответствий внутренних документов предприятия (общества) действующему законодательству – вплоть до мельчайших ошибок. Но следует отметить, что в России не существует ни четкой статистики рейдерских преступлений, ни адекватной законодательной базы для борьбы с этим явлением. Пока зияют дыры в законе о регистрации и отсутствуют единые подходы в борьбе с этим явлением, рейдерство угрожает развитию экономики и уже достигло в России небывалых масштабов. На данный момент Федеральный закон от 8 августа 2001 г. № 129-ФЗ «О государственной регистрации юридических лиц и индивидуальных предпринимателей» не идеален, а предотвращающего рейдерские захваты законодательства просто нет. Как нет в действующем Уголовном кодексе статьи, напрямую наказывающей за противоправное поглощение. Рейдерские действия чаще всего подпадают под статьи 159 (мошенничество), 163 (вымогательство), 179 (принуждение к совершению сделки или отказу от ее совершения), 330 (самоуправство) и 327 (подделка документов). Однако далеко не всегда удается «подвести» то или иное деяние под конкретную статью Уголовного кодекса. В настоящее время у нас не существует самого важного элемента защиты от рейдерства – законодательства. Разработка должной законодательной базы является задачей номер один. Необходимо введение понятий рейдерства, его классификации. И я уверен, что понастоящему действенным способом искоренения проблемы рейдерства может быть только уголовное преследование лиц, организующих рейдерские захваты, и тех, которые так или иначе вовлечены в них или имеют к ним отношение. Данная деятельность может быть рассмотрена только как преступная. Ведь это не что иное, как открытое хищение чужого имущества, то есть, грабеж.

Гагаринский А.В., Ляшенко А.В., Еремин В.П., Рассудова Л.В. ПРИМЕНЕНИЕ ИМПРЕГНИРОВАННЫХ КАТОДОВ С ПРИСАДКОЙ MgO В МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ АМПЛИТРОНАХ ОАО «Тантал», Саратов, Россия 34

Gagarinskiy A.V., Lyshenko A.V., Eremin V.P., Rassudova L.V. APPLICATION OF CATHODE IMPREGNATED WITH ADDITIVES MgO «Tantal», Saratov, Russia Одним из передовых направлений современной науки является создание радиотехнических устройств для применения в высокотехнологичных отраслях техники: авиационной, космической, в сфере информационных технологий и связи. Весьма перспективно применение в таких устройствах СВЧ усилителей М-типа (амплитронов) коротковолновой части сантиметрового диапазона и миллиметрового диапазона длин волн. В развитии идет совершенствование таких усилителей Разработан в ОАО «Тантал» усилитель М-типа имеет пакетированную магнито-экранированную конструкцию в металлокерамическом исполнении.

Рис. 1. Опытный образец мощного импульсного коротковолновой части сантиметрового диапазона длин волн

амплитрона

Основной трудностью при разработке (конструировании) амплитрона являлся поиск оптимальных решений, которые разрешали бы следующие противоречия: - достаточно низкое анодное напряжение 6-7 кВ, - малые геометрические размеры основных электродов конструкции, - высокая выходная импульсная мощность Рвых ≥4,5 кВт и, как следствие, необходимость рассеивания больших тепловых нагрузок на аноде и катоде. При выбранной конструкции работоспособность амплитрона определяется способностью электродов выдерживать тепловые нагрузки. - необходимость поддерживать эмиссионную способность катода длительное время. В обеспечение работоспособности амплитрона были приняты следующие конструктивные решения: 35

- для более интенсивного и равномерного отвода тепла было увеличено количество резонаторов анодного блока прибора до 29, что является уникальным по сравнению с классическими амплитронами и позволило обеспечить работоспособность прибора в самых сложных режимах эксплуатации. Также торцы ламелей со стороны пространства взаимодействия были защищены вольфрамовым покрытием толщиной 0,02 мм для снижения влияний импульсной тепловой нагрузки. - катод амплитрона многофункциональный – вторично-эмиссионный, автоэлектронный , что также позволило снизить его температуру. При выборе типа и конструкции катода учитывались следующие особенности работы прибора: высокие импульсные нагрузки на катод, высокая (более 900 0С) рабочая температура – таким требованиям удовлетворяют импрегнированные катоды. Для изучения возможности работы импрегнированных катодов как вторичноэмиссионных в областях с малой величиной энергии первичных электронов (Ер) (порядка 100-200 эВ) были исследованы некоторые рабочие образцы. На рис.2 представлена экспериментально полученная зависимость коэфициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) от энергии первичных электронов для импрегнированных катодов. 2,5

КВЭЭ

2 1,5 1 0,5 0 0

200

400

600

800

1000

1200

Ер, эВ

Рис. 2. Зависимость КВЭЭ от энергии первичных электронов для импрегнированного катода Проведенные расчеты показали, что при небольших анодных напряжениях (порядка 6 кВ) энергия первичных электронов в рассматриваемом приборе находится в пределах 50-180 эВ. Как показано на рис. 2, при такой величине Ер коэффициент вторичной электронной эмиссии не превысит значения σ =1.3, при этом для нормальной работы прибора в импульсном 36

режиме необходимо снимать с катода плотности тока порядка 4 А/см2 чтобы получить токи срыва порядка 1,7-1,8 А. С целью обеспечения высоких рабочих токов было принято решение добавить в импрегнированный катод присадку оксида магния, что позволило бы повысить КВЭЭ. Конструктивно использованный в амплитронах катод представляет собой сложную структуру из молибденового керна с припаянными к нему вольфрамовыми втулками, пропитанными эмиттирующим составом (3BaCO3·CaCO3 Al2O3·MgO), а также расположенными между втулками «лезвиями» - шайбами из тантала, являющимися автоэмиттерами, необходимыми для «запуска» катода (рис 3).

1 - «лезвия», 2- эмитирующие втулки, 3- керн катода

Рис. 3. Конструкция автокатода с импрегнированными эмитирующими втулками После получения первых опытных образцов приборов с магнийсодержащими импрегнированными катодами был проведен сравнительный анализ и получены следующие результаты (рис. 4):

Iа ,А

1,9 1,8

Без присадки

1,7

Без присадки

1,6

С присадкой MgO С присадкой MgO

1,5 1,4 1,3 1,2 0,95

1,15

F, ед

1,35

Рис. 4. Зависимость токов срыва от различными катодами

1,55

рабочей частоты приборов с

Применение оксида магния в составе эмиссионного материала катода позволило увеличить токи срыва приборов на 10-25%. Во время «прогона» прибора в течении 200ч ухудшения токовых характеристик не наблюдалось. Включение прибора в импульсно кодовом режиме, со скважностью внутри пачки Q=3 и длительностью импульса 1 мкс, так же подтвердило работоспособность прибора в экстремальных режимах. Таким образом, проведенные испытания катодов с присадкой MgO в мощных коротковолновых амплитронах показали высокую эффективность их применения – допустимая рабочая область анодных токов увеличилась в 1,21,25 раза. В настоящее время ведутся исследовани по дальнейшей отработке изготовления катодных структур с целью повышения их эксплуатационной надежности и надежности прибора в целом. Литература 1. А.Я. Зоркин, С.В. Семенов. Условия активирования вторичноэмиссионных палладий-бариевых катодов//Вакуумная наука и техника:Май VI межд. н/т конф.М.:МГИЭМ, 2000.- с.40-45. 2. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. М.: Мир, 1978. -780 с. 3. Зоркин А.Я., Конюшков Г.В. Откачка электронных приборов. Саратов, СГТУ, 2006.- 280 с. 4. Патент 2069915, НО1I1/32 (Российская федерация), Коржавый А.П., Звонецкий В.И. и др., опубл. 27.11.1996 год.

Гаджиев М.Д., Эльдаров Э.М. ВОПРОСЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ДАГЕСТАНА Дагестанский государственный университет, Махачкала, Республика Дагестан, Россия Hajiyev M.D., Eldarov E.M. ISSUES OF RADIATION SAFETY OF THE AIR BASIN IN DAGESTAN Dagestan State University, Makhachkala, Dagestan, Russia Одним из регионов Евразии, горные гряды которого играют роль барьера для перемещающихся по огромным равнинным просторам материка воздушных масс, служит Северный Кавказ и, в частности, Дагестан. Месторасположение и конфигурация хребтов Дагестана таковы, что горные и предгорные гряды здесь способны служить "ловушками" для загрязненных воздушных потоков со стороны расположенных на равнине химически и радиационно-опасных объектов и, в первую очередь, испытательных ядерных полигонов бывшего СССР. 38

Данное обстоятельство налагает особую ответственность на республиканские органы охраны окружающей среды и государственной статистики в деле организации и ведения мониторинга качества трансграничных переносов воздушных масс и факторов их загрязнения. Залогом эффективности такого мониторинга служат систематический сбор и верификация информации, позволяющей установить связь между выбросами радиоактивных и химически активных веществ в атмосферный воздух (испытания ядерного оружия, аварии на атомных АЭС и крупных предприятиях химической индустрии), с одной стороны, и течением онкологических заболеваний неустановленной этиологии в "больничной карточке" Дагестана за последние как минимум 60 лет, с другой. Такая информация должна ретроспективно анализироваться с того времени, когда на не столь далеко расположенных от Дагестана военных полигонах проводились многочисленные испытания ядерного оружия. К последним относятся прежде всего Капустин Яр (низовья р. Волги), Тоцк (Оренбургская область) и Семипалатинск (восточные степи Казахстана), где примерно до 1990-х гг. регулярно проводилисья испытания ядерного оружия. Кульминацией в этом процессе считается период с 1954 по 1962 гг., то есть, до 1963 г., когда был подписан "Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой" [3]. Другой вопрос – атомная энергетика, которая в последние десятилетия развивается весьма прогрессивно. И этот процесс, безусловно, будет продолжаться. В настоящее время начато строительство или планируется возведение атомных электростанций еще в 20 странах мира. В советское время информация об авариях и испытаниях, ставших мощными очагами загрязнения воздушных масс, была строго засекречена. Однако после случившихся и в информационном плане весьма обстоятельно освещенных аварий на Чернобыльской АЭС (Украина, 1986 г.) и Фукусимской АЭС (Япония, 2011 г.) продолжение подобной политики "сверхсекретности" означает целенаправленное снижение готовности к нестандартным ситуациям в сфере атомной энергетики. Возникновение такого рода "нестандартных" ситуаций возможно и в геополитической сфере: например, в настоящее время к разряду вероятных многие относят ядерные удары НАТО или Израиля по промышленным объектам Ирана [1]. Дагестан обладает весьма развитым научным потенциалом, который можно эффективно использовать для экологического и медикогеографического исследования последствий как аварий на атомных электростанциях и крупных химических заводах, так и военных конфликтов с применением ядерного оружия. Страна гор является уникальным объектом и в плане комплексного изучения влияния загрязненных атмосферных переносов и высоты места их выпадения на заболеваемость населения, в частности, лейкозами. Такой вывод сделали ведущие дагестанские ученые-медики, выявив приуроченность опухолевых заболеваний кроветворной и лимфатической ткани человека 39

неустановленной этиологии прежде всего к предгорной зоне республики [2]. Поэтому потребность в разработке четких научных критериев анализа и систематизации источников антропогенного загрязнения воздушного бассейна, а также самих веществ, загрязняющих атмосферный воздух в пределах Республики Дагестан, является вполне очевидной. Трансграничные переносы воздушных масс можно классифицировать с учетом их азимутальной направленности, удаленности и продолжительности движения в направлении рассматриваемого региона. По этим показателям выделяются атмосферные переносы континентального, макрорегионального, регионального и приграничного масштабов. Литература 1. Иран готовит войска к защите ядерных объектов с воздуха [Электронный ресурс] // Российский сайт ядерного нераспространения. URL: http://nuclearno.ru/text.asp?16091 (дата обращения: 20.02.2012 г.). 2. Шамов И.А., Закарьяев Ш.M., Закарьяев М.Ш., Казиева Х.Э. Лейкозы и географическая зональность Дагестана // Труды Географического общества Дагестана. Вып.XXV. Махачкала, 1997. С.92-95. 3. Яблоков А.В. Миф о необходимости строительства атомных станций. М., 2000. 84с.

Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н. МОДЕЛЬ ДЛЯ ПОИСКА ДЕЙСТВУЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, ПРЕДОТВРАЩАЮЩИХ РАЗВИТИЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ПРИ СТРЕССМОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, Москва, Россия Zhigacheva I.V., Burlakova E.B., Goloschapov A.N. MODEL FOR STUDY EFFECTIVE CONCENTRATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTENCES PREVENTING PATHOLOGICAL STATES UNDER STRESS Public budgetary office of science Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences, Russia Митохондрии, обеспечивая запасы ATP в клетке, играют важную роль в ответе организма на стрессовые воздействия. Изменения в окружающей среде приводят к структурно-функциональным перестройкам митохондрий, обеспечивающим адаптацию организма к этим условиям [Grabelnych O.I et al., 2004; Popov V.N., 2003]. Различные стрессовые факторы приводят к нарушению биоэнергетических функций митохондрий и избыточной продукции АФК. 40

Увеличение генерации АФК митохондриями лежит в основе развития патологических процессов [Kirkinezos I.G, Moraes C.T., 2001; Тодоров И.Н., 2007]. В связи с этим, одной из важнейших задач является поиск препаратов и методов, позволяющих осуществить защиту организма от окислительного стресса, обусловленного воздействием на организм неблагоприятных факторов окружающей среды. Мы предположили, что препараты, обладающие антиоксидантной активностью, вероятно, будут предупреждать дисфункцию митохондрий при стрессовых воздействиях. Для проверки этого предположения нами была разработана модель «старения» митохондрий, приводящая к активации ПОЛ. Для увеличения генерации АФК митохондриями их на 15 мин помещали в 0,5 мл среды, содержащей 70мМ KCl, 10 мМ HEPES и 1мМ КН2PО4, pH 7,4 Материалы и методы Выделение митохондрий печени проводили методом дифференциального центрифугирования [Mokhova E.N. et al, 1976]. Первое центрифугирование при 600 g в течение 10 минут, второе – при 9000 g, 10 минут. Осадок ресуспендировали в среде выделения. Соотношение ткань: среда – 1:0.25. Среда выделения: 0,25 М сахароза, 10 мМ HEPES, pH 7,4. Скорости дыхания митохондрий из печени крыс, корнеплодов сахарной свеклы и проростков гороха регистрировали электродом типа Кларка, используя полярограф LP-7 (Чехия). Среда инкубации митохондрий печени содержала : 0.25 М сахарозу, 10 мМ трис-НCl, 2 мМ MgSO4, 2 мМ KH2PO4, 10мМ KCl (рН 7.5) (28°С), а среда инкубации митохондрий сахарной свеклы и митохондрий из проростков гороха содержала: 0.4 М сахарозу, 20 мМ HEPESтрис-буфер (рН 7.2), 5 мМ КН2РО4, 4 мМ MgCl2, 0.1% БСА (28°С). Уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали флуоресцентным методом [Fletcher B.I. et al, 1973]. Липиды экстрагировали из 3–5 мг митохондриального белка смесью хлороформ:метанол = 2:1 (по объему). Соотношение митохондрии: смесь хлороформ-метанол = 1:10. Митохондрии гомогенизировали в течение 1 мин при температуре 10˚С. Затем к смеси добавляли равный объем дистиллированной воды, быстро смешивали и переносили в 12 мл центрифужные стаканы. (Промывание водой необходимо для удаления флавиновых компонентов, имеющих максимум флуоресценции в области 520 нм). Центрифугировали в течение 5 мин при 600 g. Отбирали 3 мл нижнего (хлороформного) слоя и добавляли 0,3 мл метанола. Регистрацию флуоресценции проводили в десятимиллиметровых кварцевых кюветах на спектрофлуориметре FluoroMax-HoribaYvon GmbH (Германия). В контрольную кювету добавляли 3 мл хлороформа, а затем 0,3 мл метанола. Длина волны возбуждения флуоресценции была 360 нм, испускания – 420-470 нм Результаты выражали в относительных единицах флуоресценции пересчитанных на мг белка. В экспериментах по изучению устойчивости животных (белых мышей и крыс) к стрессовым воздействиям моделировали гемическую, гипобарическую, цитотоксическую гипоксии, острое алкогольное отравление. 41

Исследовали также устойчивость мышей к сочетанному действию физической нагрузки и низкотемпературному стрессу. 1. Модель гипобарической гипоксии – белых мышей (самцы, вес 25 г.) помещали в стеклянную барокамеру, соединенную с вакуумным насосом и создавали в камере разряжение, соответствующее высоте 11.5 тысяч метров над уровнем моря. Скорость подъема 100 м/сек. 2. Модель цитотоксической гипоксии. Мышам внутрибрюшинно вводили азид натрия в дозе 20 мг/кг. 3. Модель гемической гипоксии. Мышам внутрибрюшинно вводили нитрит натрия в дозе 250 мг/кг. 4. Модель сочетанного действия низкотемпературного стресса и мышечной нагрузки. Мышам привязывали 500 мг грузики и помещали в ванну с температурой 2˚С. 5. Модель острого алкогольного отравления. Мышам подкожно вводили этанол в дозе 140 мг/кг. Всем опытным животным за 45 минут до воздействия внутрибрюшинно вводили исследуемый препарат в выбранной дозе Результаты и обсуждение Инкубация митохондрий в гипотоническом растворе KCl вызывала слабое набухание митохондрий, что согласуется с данными Earnshaw M.J., Truelove B., 1968.Чтобы усилить этот эффект мы ввели в среду инкубации неорганический фосфат, также вызывающий набухание митохондрий [Myron D.R et al., 1971; Kowaltowski A.J.et al,1996; Aronis A. et al, 2004; O’Rourke B., 2007] и усиливающий генерацию АФК митохондриями, что приводило к активации ПОЛ (рис.1). Митохондрии контрольной группы помещали в среду, содержащую 70мМ KCl, 10 мМ HEPES, pH 7,4 и тотчас же экстрагировали липиды. Известно, что пространственно-затрудненные фенолы в большинстве случаев обладают антиоксидантными свойствами [Эмануэль Н.М., Липчина Л.П. , 1958]. В связи с этим в качестве объектов исследования был выбраны препараты, являющиеся пространственно-затрудненными фенолами: фенозан калия (калиевая соль 2,6-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил-пропионовой кислоты) и «Анфен» (1-ацетиламидо)-1-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксибензил)малонат натрия) [А.А.Володькин, Г.Е.Заиков, 2006; В.В.Ершов и др. ,1973].

contr1 cont2 aging1 aging2

1100000 1000000 900000

1 2

I Fluorescence

800000 700000 600000

3 500000

400000 300000 200000 100000 380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

Lenth of waves in nm

Рис. 1. Влияние «старения» на интенсивность ПОЛ. По оси абсцисс – длина волны в нм; по оси ординат – интенсивность флуоресценции в условных. 1 и 2 – «старение»; 3 и 4 – контроль Препараты добавляли в среду инкубации митохондрий печени. Введение препарата фенозана калия в среду инкубации митохондрий приводило к снижению флуоресценции продуктов ПОЛ, и это снижение зависело от концентрации фенозана калия в среде инкубации. Наиболее эффективными были концентрации 10-8- 10-16 и 10-18- 10-22 М. В этих концентрациях фенозан калия снижал интенсивность флуоресценции продуктов ПОЛ до контрольного уровня. На основании этих данных мы пришли к заключению, что наиболее эффективное использование препарата возможно в концентрационном интервале 10-9-10-14М. В следующей серии опытов исследовали влияние фенозана калия на энергетику митохондрий печени крыс, находящихся в условиях гипобарической гипоксии. В барокамере создавали разряжение, соответствующее высоте 9,0 тысяч метров над уровнем моря. «Подъем» проводили в первую минут до 5 тыс. м., а в каждую последующую еще на одну тысячу метров (Время нахождения крыс «на высоте» 9,0 тысяч метров над уровнем моря –10,0 минут). Гипобарическая гипоксия ( ГГ ) приводила к 25% снижению максимальных скоростей окисления NAD-зависимых субстратов. При этом уменьшалась и эффективность окислительного фосфорилирования: дыхательный контроль по Чансу снижался с 3,51±0,04 до 2,27±0,03.. Введение крысам 10-14 М фенозана калия за 45 минут до воздействия предотвращало изменения в функциональных характеристиках митохондрий печени. Изменения структурно-функциональных характеристик митохондрий отражались и на физиологических показателях. Введение мышам препарата в этой дозе в 3,5-4,5 раз увеличивало продолжительность жизни и на 20-30% повышало выживаемость животных в условиях гипоксии и низкотемпературного стресса. 43

Интенсивность флуоресценции

Аналогичные результаты были получены для другого синтетического антиоксиданта Анфена. Введение 10-6М и 10-13М Анфена в солевую среду инкубации митохондрий приводило к снижению интенсивности перекисного окисления липидов. При этом препарат в концентрации 10-13М оказался даже более эффективным, чем в концентрации10-6М. Изучение влияния препарата на перекисное окисление липидов провели и на целых животных, подвергнутых стрессу. В качестве стрессового воздействия использовали модель острого алкогольного отравления. Острое алкогольное отравление в 1,4 раза увеличивало интенсивность флуоресценции продуктов ПОЛ в мембранах митохондрий печени. Введение животным 10-6М и 10-13М Анфена за 45 минут до спирта снижало флуоресценцию продуктов ПОЛ в 1,35 и 1,5 раза соответственно. При этом интенсивность флуоресценции продуктов ПОЛ не отличалась от контрольных значений (рис.2). 1200000 1000000

800000

600000

400000 200000 0 390

410

430

460

480

500

520

540

560

Длина волны, нм

Рис.2. Влияние острого алкогольного отравления и препарата анфен на спектры флуоресценции продуктов ПОЛ в мембранах митохондрий печени крыс. По оси рдинат интенсивность флуоресценции, по оси абсцисс – длина волны в нм. 1- 10-13М Анфен; 2-10-6М Анфен; 3- контроль; 4- алкогольное отравление Исследования устойчивости животных к стрессовым воздействиям показали, что и другой синтетический антиоксидант - Анфен в концентрациях 10-6М и 10-13М повышает выживаемость животных в условиях гипоксии и острого алкогольного отравления. При этом продолжительность жизни животных в условиях гипоксии возрастала в 1,8-4,5 раза и в 3,9 раза – в условиях острого алкогольного отравления, а выживаемость животных увеличивалась на 12-40% Таким образом, проведенные испытания подтверждают наше предположение о том, что препараты в концентрациях снижающих интенсивность перекисного окисления липидов обладают адаптогенными 44

свойствами. На основании приведенных данных можно сделать заключение, что модель «старения» митохондрий, по-видимому, пригодна для проведения скрининга препаратов на наличие антистрессовых свойств.

Журавлёва Ю.Н., Микшина В.С. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КРАТКОСРОЧНОГО ИНВЕСТИЦИОННОГО ПОРТФЕЛЯ Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут, Россия Zhuravleva J.N., Mikshina V.S. A MODEL OF DECISION-MAKING FORMATION OF SHORT-TERM FORMATION INVESTMENT PORTFOLIO Surgut State University, KhMAO-Ugra, Surgut, Russia В настоящее время сложилось известное противоречие между теорией управления инвестиционным портфелем, сформулированной для идеальных условий рынка [1] (теория Марковица), и практикой управления инвестиционным портфелем, которая сталкивается с нестабильностью российского рынка ценных бумаг. Для решения существующего противоречия была разработана интегрированная модель поддержки принятия решений по оптимизации краткосрочного инвестиционного портфеля с максимальной доходностью инвестиций с учетом ограничения на рыночный риск финансовых инструментов. Интегрированная модель представляет собой последовательное применение фрактального анализа временного ряда доходностей финансовых инструментов, моделей прогнозирования краткосрочной доходности финансовых инструментов, методов оценки рыночного риска VAR. Постановка задачи принятия решения инвестором о формировании оптимальной структуры портфеля как задачи выбора альтернатив из некоторого множества была сформулирована следующим образом: - найти такой элемент d *  D , которому соответствует максимальное значение z  Z : n

d*  D , z 

yd i

 max d  D ;

(1)

i 1

- при выполнении следующих условий: 1) проверка связи между Yt 1 и Yt :  : Yt 1  Yt , то ( yt 1 )  yt , где yt 1  Yt 1 , yt  Yt , в противном случае: 2) y   ( x ) где:  (x ) – математическая модель, X – независимые переменные, где x отобран по методу: j, u j   ( x j ),  : Y  L 3) риск портфеля ценных бумаг: ij

R p   , где  – склонность инвестора к риску, n

R p   ( r , d ) , R p   d i * ri ; ri   (Yi ) , где Yi – множество значений i 1

временного ряда доходности i-той ценной бумаги. Принятие решения об управлении портфелем ценных бумаг включает в себя проведение ежедневного мониторинга портфеля ценных бумаг с целью осуществления необходимой корректировки принятых решений. Управление портфелем ценных бумаг в нашей модели выражалось в ежедневном пересмотре структуры портфеля ценных бумаг и состояло из следующих последовательных этапов, представленных на рис. 1: - анализ рыночного риска финансовых инструментов; - анализ прогнозируемой доходности финансового инструмента; - формирование структуры оптимального портфеля. Анализ рыночного риска

Финансовый рынок

x X

Финансовый рынок

xi j  X

Выбор метода оценки рыночного риска финансового инструмента: 

Оценка рыночного риска финансового инструмента,

R p   (r , d )

ri   (Yi )

Анализ рыночных факторов

j, u j   ( x j ),  : Y  L Выбор модели прогнозирования доходности

y   ( x) Финансовый инструмент

Фрактальный анализ  : Yt 1  Yt

Построение прогноза доходности финансового инструмента

Проверка адаптивности

Формирование структуры оптимального портфеля

d *  D , z  F ( X, Y, r, d)  max d  D

Рис. 1. Модель процесса принятия решений формирования оптимальной структуры портфеля ценных бумаг Разработанная модель может быть использована как инвестиционными компаниями так и отдельными инвесторами при принятии решений о 46

формировании краткосрочного инвестиционного портфеля с максимальной доходностью при ограничении на рыночный риск финансовых инструментов. Литература 1. Айвазян, С.А. Прикладная статистика и основы эконометрики : учебник для вузов / С. А Айвазян, В. С. Мхитарян. – М. : ЮНИТИ, 1998. – 1022 с.

Захарчук О.Т. НОВЫЙ ПОДХОД ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОАГЕНТНЫМИ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ ООО «АСис Софт», Москва, Зеленоград, Россия Zakcharchuk O.T. A NEW APPROACH TO CONTROL AUTOMATION FOR MULTI-AGENT ORGANIZATIONAL SYSTEMS «ASys Soft» Ltd., Moscow, Zelenograd, Russia В настоящее время корпоративные информационные системы (КИС) создаются путем интеграции нескольких информационных систем (ИС). Очень часто в одной организации существует несколько десятков автономных информационных систем. Данное состояние КИС в среде ИТ-специалистов даже получило название «зоопарк информационных систем» [1]. Существуют попытки создания КИС путем развития специализированных ИС класса ERP, PLM, CRM и т.д. [2]. Практически все такие ИС построены на своих уникальных моделях, которые хорошо отражают только те виды деятельности, для автоматизации которых они предназначены. Если принимается решение о расширении функциональных возможностей системы в части охвата какого-то другого вида деятельности, то строится другая модель для этого вида деятельности или покупается готовое решение и модели интегрируются. В результате такого расширения система все равно превращается в набор слабо интегрируемых подсистем и моделей. Особенно впечатляют размеры баз данных некоторых промышленных систем. Например, база данных продуктов SAP, таких как ECC и R/3, содержат более 30000 таблиц [3]. Мы предлагаем подход, который, со временем позволяет организациям избавиться от «зоопарков ИС» и создавать свои КИС на единой платформе, с использованием единой базы данных (с числом таблиц около 100). Этот подход будет особенно полезен для создания КИС в холдингах и корпорациях, для построения электронного правительства. Подход уже опробован на ряде крупных проектов.

Суть данного подхода заключается в том, что КИС изначально строится с использованием модели, которая способна охватить большую часть деятельности в организации. Данный подход не отвергает интеграцию КИС с другими специализированными ИС, но не ставит интеграцию во главу угла. Основу нового подхода составляет единая модель описания деятельности, которую можно представить в виде матрицы (framework). Наша модель содержит пять горизонтальных уровней (см. рисунок), каждый из которых позволяет описать управление на соответствующем уровне организации. Самый верхний уровень – это уровень организаций, на котором отражаются связи интересующей организации с другими организациями. На уровне проектов отображаются функциональные подразделения, проекты организации и их связи между собой, в том числе, и с подразделениями и проектами других организаций. На уровне работ отражаются все проектные работы (пакеты работ), а также экземпляры запущенных процессов. На уровне задач отражаются проектные задачи, решаемые в рамках подразделений или при выполнении процессов. Самый нижний уровень модели деятельности – это уровень действий. На этом уровне отражаются все действия, которые планируются и выполняются интеллектуальными агентами (людьми и бизнес-сервисами) [4]. Также на этом уровне находятся все схемы бизнес-процессов. Наша модель содержит два основных вертикальных измерения: Структуры и Связи. Структуры показывают управленческие, организационные связи между объектами деятельности. На уровне «Связи» показываются все информационные и материальные потоки между объектами деятельности. Для отражения стратегических целей на каждом уровне управления модель содержит также третье измерение. Созданная с помощью платформы модель организаций, по существу, является моделью многоагентной организационной системы [4]. Каждый объект деятельности на любом уровне управления (организация, подразделение, проект, процесс, задача, действие) является интеллектуальным агентом. 48

Построенный framework имеет одно существенное отличие от похожих моделей [5]. Наши схемы описания деятельности на всех уровнях формируются автоматически, на основе информации, которая находится в единой базе данных. При работе со схемами любые изменения сохраняются в базе данных. Поэтому мы называем этот framework «живым». На основе нашей модели создана платформа, с помощью которой можно строить без программирования КИС для практически любой области деятельности предприятия. Основным инструментом платформы, с помощью которого строятся и управляются КИС, является бизнес-сервис. Бизнес-сервис – это специальная программа, как правило, web-приложение, которое автоматизирует действия. Так как каждый бизнес-сервис предназначен для автоматизации только одной определенной функции, то бизнес-сервисы достаточно легко разрабатывать и они просты в использовании. Наши бизнес-сервисы – это не просто программы, это уже интеллектуальные агенты. Бизнес-сервисы умеют: работать автономно и в потоках действий; слушать окружающую среду; вести себя в зависимости от характеристик входов и пользователей; накапливать историю своего использования; понимать свои обязательства: что, куда, когда они должны отправить. Особенно полезным свойством бизнес-сервиса является его способность в зависимости от сложившейся ситуации:  Предоставлять пользователю доступ к необходимой информации для принятия дальнейших действий;  Предоставлять пользователю право выбора дальнейших действий для достижения поставленной цели. Данное свойство превращает любой сервис в адаптивный кейс, а КИС, построенные на нашей платформе, уже сейчас на практике позволяют использовать новый подход адаптивного управления кейсами (Adaptive Case Management) [6]. Современные системы для управления проектами и процессами строятся с использованием моделей, которые практически не совместимы друг с другом. В нашей единой модели традиционные проектные и процессные модели являются частными случаями. Поэтому все методики процессного и проектного управления можно использовать и в КИС, построенных на нашей платформе. Однако следует отметить, что некоторые методики проектного и процессного управления могут быть существенно улучшены, если они будут реализовываться с помощью наших бизнес-кейсов и на нашей платформе. Для бизнес-сервисов нет разницы, где работать: в проектных или процессных задачах. Этим, по существу, мы доказываем, что в единой модели стирается грань между проектным и процессным управлением. Действия, порожденные в процессах, сливаются в общий поток с проектными действиями. В стройные ряды процессных действий вклиниваются действия кейсов (творческие действия). 49

Литература 1. Коптелов А.К. От описания бизнес-процессов к построению ИТархитектуры// Рациональное управление предприятием. – 2009. – №5. – С.20-23. 2. Горшков С. Построение корпоративных информационных систем на платформе index.CRM. – Екатеринбург: Центром информационных технологий index.art, 2010. – 134 c. 3. Андерсон Джордж. Ларокка Даниель, SAP за 24 часа: Пер. с англ./ Под ред. Б.Н. Коцовского. –Днепропетровск: Баланс Бизнес Букс. 2007. – 432 c. 4. Michael Wooldridge, An Introduction to MultiAgent Systems, John Wiley & Sons Ltd, 2002, paperback, 366 p., ISBN 0-471-49691-X. 5. Sowa J. F., Zachman J. A. Extending and Formalizing the Framework for Information System Architecture // IBM Systems Journal. 1992. V. 31. № 3. 6. Keith D. Swenson Mastering the Unpredictable: How Adaptive Case Management Will Revolutionize the Way That Knowledge Workers Get Things Done. 2010 г., 340 С.

Казаков М.Г., Крючкова Е.Н. ПРОБЛЕМА АНАЛИЗА АУТЕНТИЧНОСТИ СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДСКОГО ЛАНДШАФТА Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Барнаул, Россия Kazakov M.G., Kryuchkova E.N. AUTHENTIC ANALYSIS OF A COMPLEX OBJECTS SUCH AS AN URBAN LANDSCAPE I. I. Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia При анализе дискретных данных, полученных с различных датчиков, таких как растровые изображения, в случае с датчиками светочувствительной матрицы, возникает вопрос семантического содержания. На первый взгляд, такой простой вопрос как идентичность совокупности объектов, запечатленных на различных изображениях, может обернуться нерешаемой в общем случае задачей. Проблема связана с отсутствием инвариантности объекта практически по всем параметрам, будь то масштаб, ориентация, искажения геометрические, искажения цветовых компонент (время дня и освещенность), зашумленность (погодные эффекты), перекрытие вида и так далее. Решение данной задачи позволяет выполнять более высокоуровневые действия, такие как, например, автоматическое воссоздание 3D-модели конструкции по неупорядоченному множеству изображений, либо же, например, геопозиционирование на основе входного изображения и имеющейся базы данных. В данной работе предлагается решение обозначенной проблемы путем поиска возможного проективного преобразования одного изображения в другое. Для этого каждое изображение анализируется на предмет расположения 50

опорных точек, рассчитываются дескрипторы окрестностей опорных точек, происходит поиск возможных соответствий дескрипторов и на основе статистического механизма производится попытка найти модель подходящего проективного преобразования. На практике была получена достаточность количества опорных точек в ~0,04% относительно общего количества элементов растра (для изображений размерностью ~2000x2500). Для поиска опорных точек используется оператор Харриса [1], в каждой точке гауссовой пирамиды вычисляется матрица 〈 〉 〈 〉 = , где , – частные производные шкалы яркости. 〈 〉 〈 〉 Суммирование выполняется в определенной окрестности со взвешиванием. Далее для каждой точки вычисляется значение функции ( ) = . ( )

Точки, в которых значение F достигает локального максимума, считаются опорными. На практике их число оказывается избыточно (для входного изображения ~2000x2500 оно составляет около 80000 для окна просмотра в 3x3 и минимальном пороговом значении в 3.0), поэтому применяется адаптивная фильтрация, которая гарантирует равномерное распределение опорных точек в изображении [2]: = min − : ( )< ∗ , ∈ , где L – множество опорных точек, C – константа, равная 0.9. Таким образом, для каждой точки вычисляется радиус окрестности, в которой отсутствуют более мощные точки. При уменьшении данного радиуса отфильтровывается необходимое количество точек (было выбрано количество в 1500). Для оставшихся опорных точек производится расчет угла поворота и формирование дескрипторов, аналогично алгоритму SIFT[3]. В конечном итоге входное изображение трансформируется в базу данных, состоящую из множества 128-мерных векторов, состоящих из гистограмм ориентаций градиентов в окрестностях опорных точек. Для поиска соответствий между двумя базами производится вычисление ratio=||f1-f2||/||f1-f2’||, где f1–элемент базы L1, f2-ближайшее соответствие в базе L2 (по евклидову расстоянию), f2’ – второе ближайшее соответствие. Пары f1и f2, для которых ratio меньше 0.8, считаются соответствием. Имея множество пар соответствий X и X’ производится попытка построения модели P*X = X’, используя статистический алгоритм RANSAC[4] для отбрасывания ложных пар соответствий. На основе полученной модели делается вывод о соответствии объектов, запечатленных на изображениях. Пример работы системы показан на рис. 1.

Рис. 1. Соответствие вычисленных дескрипторов Литература 1. Harris, C., Stephens, M. (1988). A combined corner and edge detector. Proceedings of the 4thAlvey Vision Conference. pp. 147-151. 2. Brown, M., Szeliski, R., and Winder, S.(2004). Multi-image matching using multi-scale oriented patches. Technical Report MSR-TR-2004-133, Microsoft Research. 3. Lowe, D. G. (2004). Distinctive image features from scale-invariant keypoints. International Journal of Computer Vision, 60(2):91-110. 4. Fischler, M., Bolles, R. (1981). Random sample consensus: a paradigm for model fitting with applications to image analysis and automated cartography. Comm. of the ACM 24(6):381-395.

Карамышев Е.П. ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОГО ГРАФИКА В ЛИНГВИСТИЧЕСКОМ ПЛАНИРОВАНИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород, РФ Karamyshev E.P. OPTIMIZING NETWORK GRAPHICS IN INDEPENDENT PLANNING LINGUISTIC TRAINING Belgorod State Technological University VG Shukhov. Belgorod, Russia В настоящее время производственная деятельность предполагает постоянное переобучение (повышение квалификации) работников. В условиях рыночной экономики индивидуальная рабочая сила приобретает характер товара на рынке занятости. Повышение квалификации является насущной задачей не столько работодателя, сколько самого работника. Это не может не отражаться на образовательных технологиях, которые должны быть 52

ориентированы на самостоятельное повышение квалификации работников. Однако существующие системы повышения квалификации (подготовительные курсы, видеоуроки и т.д.) не имеют универсального подхода, который бы учитывал индивидуальные особенности обучаемого и, исходя из этого, формировал план обучения, наиболее эффективно распределяющий временные и трудовые ресурсы. Основная задача – рассмотреть возможность планирования самостоятельного повышения квалификации индивида, при этом максимально учитывая его особенности и оптимально расходуя его время и силы. Таким образом, тема является актуальной. Рассмотрим в качестве информационной модели учебного курса сетевой график (Рис.1), полагая при этом, что продолжительности работ T ij (где i,j =1..n – это номера событий) принимают лингвистические значения из терммножества T={очень малое время, малое время, среднее время, долгое время, очень долгое время}. Обоснованием такого описания учебного курса является нечеткое представление учащегося о временных затратах на освоение отдельных модулей курса. Кроме того, каждый обучаемый имеет индивидуальные базовые знания, собственные личные характеристики, которые так или иначе оказывают влияние на время, требующееся ему для освоения определенного материала.

Рис. 1. Сетевой график, моделирующий курс самостоятельного обучения Традиционной задачей сетевого планирования является определение критического времени. В рассматриваемой задаче основным направлением будет поиск оптимального решения по временным затратам для обучаемого. Учащийся, исходя из анализа собственных возможностей и уже имеющихся базовых навыков и знаний, определяет перечень модулей информации, которые ему требуется освоить, а также на свой взгляд назначает для каждого из модулей временной промежуток, который потребуется на его изучение, давая этому отрезку времени вербальное определение(мало, много и т.п.). Нечеткое планирование подразумевает использование функций принадлежности для дальнейшего определения критического времени и расчета других, необходимых в исследовании величин. В данной задаче предполагается использование трапецевидной функции принадлежности в силу ее определенных алгебраических свойств. Определив критическое время, можно решить, какой запас времени имеет обучаемый для освоения отдельных элементов программы из общего 53

запланированного объема, а также оптимально распараллелить изучаемый материал. Далее рассмотрим процедуру оптимизации сетевых графиков в планировании повышения квалификации. Введем понятие “образовательное направление”, под которым будем понимать индивидуальное получение знаний из конкретных образовательных источников, а в терминах сетевого планирования данное понятие будем трактовать как работу. Оптимизация сетевого графика основана на перераспределении ресурсов из резервной зоны (дополнительные образовательные источники и процессы) в критическую зону таким образом, чтобы время выполнения всего комплекса стало минимальным. Переброска ресурсов возможна только между изучаемыми направлениями, у которых время их освоения полностью или в большей своей части перекрывается. Исключая часть дополнительных образовательных источников и других ресурсов из резервного направления и направляя их на критическое направление, мы удлиняем продолжительность выполнения одной работы и сокращаем продолжительность второй. При выполнении перераспределения ресурсов необходимо учитывать, что из-за ограниченности фронта работ численность одновременно применяемых образовательных источников по отдельно взятому направлению не должна возрастать или уменьшаться более чем в 1.5-2 раза. Ход оптимизации следующий. Выбирается работа критического пути, у которой коэффициент роста затрат минимален, и производится сокращение ее продолжительности до большей из следующих величин: а) своего минимально возможного значения; б) того промежуточного значения, при котором в сетевом графике параллельно данной работе появляется еще одна ветвь критического пути. В случае (б) дальнейшее сокращение продолжительности одной работы не ведет к сокращению продолжительности критического пути, так как прежняя ветвь критического пути, проходившая через эту работу, исчезает. Можно принять за правило, что претендентами на сокращение продолжительностей являются: а) одиночные работы, если параллельно им не появляются новые критические пути в ходе самого сокращения; б) две и большее число работ одновременно, лежащие на параллельных ветвях критического путей, существующих до начала сокращения работ или появляющихся в ходе такого сокращения. В этом случае претендентов на сокращение продолжительности подбирают по минимуму коэффициентов роста затрат одиночных работ и сумм коэффициентов работ, лежащих на параллельных ветвях критических путей. В ходе изучения комплекса образовательных источников, занятость обучаемого по каждому из них оказывается неравномерной. Это приводит к завышению потребности в их (источниках) количестве с одновременным снижением среднего уровня затрачиваемого времени и сил и, как следствие, к перерасходу индивидуальных ресурсов обучаемого. 54

Оптимизация основана на сдвиге работ в пределах имеющихся у них резервов времени, чтобы, не изменяя общей продолжительности комплекса работ, обеспечить наиболее равномерную временную составляющую. Таким образом, в результате исследования курса самостоятельного обучения можно сделать вывод о том, что, используя нечеткое сетевое планирование, можно предварительно оценивать временные затраты на освоение учащимся определенного объема знаний, а также оптимизировать данный процесс.

Ким В.Л., Меркулов С.В., Чебуренко Д.С., Иванов М.Л. ИНДУКТИВНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕРВИЧНОГО ЭТАЛОНА ЕДИНИЦЫ ОСЛАБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 0 ДО 178 ГГц Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия Kim V.L., Merkulov S.V., Cheburenko D.S., Ivanov M.L. INDUCTIVE VOLTAGE DIVIDERS IN NATIONAL PRIMARY STANDARD OF UNIT FOR ATTENUATION ELECTROMAGNETIC WAVES IN THE FREQUENCY RANGE FROM 0 TO 178 GHz Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia В измерительных системах для калибровки и поверки аттенюаторов, магазинов затухания и масштабных измерительных преобразователей широко применяются индуктивные делители напряжения (ИДН). Такие делители имеют лучшие точностные характеристики в диапазоне частот до нескольких сотен килогерц [1]. Этим и обусловлено решение использовать ИДН в качестве исходной меры ослабления в Государственном первичном эталоне единицы ослабления электромагнитных колебаний (ГЭТОЭМК) в диапазоне частот 0…178 ГГц. Работы по созданию этого эталона завершились в 2011 г. во ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений. На верхнем уровне иерархии ГЭТОЭМК (рисунок 1) используются эталонные индуктивные делители напряжения с рабочей частотой 1 кГц (ЭИДН1) типа ДИ-6м и ДИП-2011, а на втором – широкополосный индуктивный делитель (ЭИДН2) типа ДИ-3м, разработанные в Томском политехническом университете. Передача размера единицы ослабления от ЭИДН1 к ЭИДН2 и от последнего к нижестоящим устройствам производится прибором сравнения – дифференциальным указателем ДУ-2010 [2] на промежуточных частотах 1 кГц, 200 Гц, 80 Гц и 55 кГц.

ЭИДН1 1 кГц (Д И -6м , Д И П -2011 )

ЭИДН2 0,02 ...200 к Г ц (Д И -3м )

П ром еж ут оч н а я ч аст от а 200 Г ц .

А тт ен ю ат ор п р огр ам м и р уем ы й н и зк оч ас то тн ы й и з у ст ан ов к и 0 ,05 ...1 00 М Г ц

П ер едач а р азм ер а ед и н и ц ы ослабл ен и я н еп оср едст вен н ы м ср авн ен и ем П ер едач а р азм ер а ед и н и ц ы ослабл ен и я н еп оср едст вен н ы м ср авн ен и ем н а п р ом еж уточ н ы х ч аст от ах

П ром еж ут оч н ая ч аст от а 80 Г ц .

М ага зи н зату хан и я М 3-3 и з уст ан о в к и 17 ,44 ...17 8 Г Г ц

П ром еж ут оч н ая ч аст от а 55 кГ ц .

У ст ан о в к а д л я ат т ест ац и и эта л он н ы х м ер осл а бл е н и я в ди а п азо н е ч аст от 0,1...17,44 Г Г ц

Рис. 1. Схема воспроизведения единицы ослабления Государственного первичного эталона единицы ослабления электромагнитных колебаний в диапазоне частот 0…178 ГГц Эталонный делитель ДИ-6м представляет собой шестидекадный делитель с ручным управлением, выполненный по двухступенчатой технологии. При изготовлении каждой декады использованы два соосно расположенных тороидальных ферромагнитных сердечника (аморфное железо ГМ32ДС). На первом сердечнике намотана намагничивающая обмотка. Декадная делительная обмотка выполнена одиннадцатипроводным жгутом, намотанным на оба сердечника. При этом из одиннадцатого провода жгута образована опорная обмотка, которая используется при проведении самоповерки декады. Кроме этого на сердечниках размещена обмотка связи, соединенная с обмоткой намагничивания последующего каскада. Отличительной особенностью этого делителя является выполнение первой декады в виде ИДН с симметрирующей обмоткой, когда средний отвод намагничивающей обмотки соединяется со средним (пятым) отводом делительной обмотки [1]. Такая модификация двухступенчатого делителя позволила при сохранении точности уменьшить его выходное активное сопротивление. При работе ГЭТОЭМК в автоматизированном режиме в качестве исходной меры ослабления используется программируемый семидекадный индуктивный делитель ДИП-2011. Аналоговая часть последнего выполнена аналогично ДИ-6м в виде семидекадного ИДН. Микроконтроллер цифровой подсистемы взаимодействует с ПЭВМ верхнего уровня по интерфейсу USB. 56

Программное обеспечение разработано на языке СИ++ и в среде объектноориентированного программирования Delphi 7. Погрешность коэффициента передачи делителей, определенная методом опорного потенциала, на частоте 1 кГц равна ±3·10–7 (первая декада). Широкополосный индуктивный делитель напряжения ДИ-3м с ручным управлением построен по многоканальному принципу в виде двух синхроннопереключаемых шестидекадных делителей напряжения, работающих в диапазонах частот 0,02…20 кГц и 20…200 кГц. Для расширения динамического диапазона до 160дБ использованы понижающие автотрансформаторы с коэффициентами трансформации 0,1 и 0,01, подключенные к выходам делителей. Погрешность коэффициента передачи первой декады на частоте 100 кГц не превышает ± 0,01 %, а на частоте 200 кГц – ±0,04 %. Литература 1. Ким В.Л. Методы и средства повышения точности индуктивных делителей напряжения / В.Л. Ким. Томск: Изд-во ТПУ, 2009. 214 с. 2. Бориков В.Н. Устройство для испытаний и поверки индуктивных делителей напряжения / В.Н. Бориков, П.Ф. Баранов, Э.И. Цимбалист, В.Л. Ким // Контроль, диагностика. 2011. №11. с. 41-45.

Коломенская Н.Г. МАРКЕТИНГОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ, ОКАЗЫВАЮЩЕГО УСЛУГИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА, НА ПРИМЕРЕ ОАО «РНИИ «ЭЛЕКТРОНСТАНДАРТ» ОАО РНИИ «Электронстандарт», Санкт-Петербург, Россия Kolomenskaya N.G. MARKETING POLICY OF A COMPANY WHICH PRODUCES SCIENTIFIC AND TECHNICAL SERVICES, USING THE EXPERIENCE OF RSRI ELECTRONSTANDART RSRI Electronstandart, Saint-Petersburg, Russia ОАО «Российский научно-исследовательский институт «Электронстандарт», созданное в 1943 году для решения вопросов применения и унификации компонентной базы для радиолокационных станций, к концу ХХ века испытывало значительные финансовые трудности как и большинство бывших советских предприятий, в период СССР финансировавшихся из средств государственного бюджета и, в основном, работавших на нужды обороны. К концу века государственное финансирование практически было сведено к нулю, предприятие имело незначительный объем хозяйственных договоров. 57

Особенностью данного НИИ было наличие испытательного центра, оснащенного испытательным оборудованием, необходимым для проведения квалификационных испытаний, которые проводятся по окончании опытноконструкторских работ. Данный испытательный центр был создан в советский период для проведения квалификационных испытаний всех предприятийразработчиков ЭКБ (электронной компонентной базы). Разработчики новой ЭКБ, завершив ОКР, должны подтвердить соответствие разработанных изделий тактико-техническим характеристикам, заложенным в техническое задание на ОКР. Однако в рассматриваемый период новых разработок было немного, и загрузка центра не превышала 10 % его мощности. Испытательный центр не был единственным в стране. В рассматриваемый период аналогичное оснащение имели, по крайней мере, еще три испытательных центра, специализирующихся на проведении испытаний ЭКБ, предназначенной для комплектования аппаратуры космических аппаратов. Рассмотрим реализованные предприятием принципы маркетинговой политики. Принцип «Главное в маркетинге услуг – это сама услуга». В последнее десятилетие прошлого века рассматриваемое предприятие, как и остальные отраслевые НИИ, в основном, существовало за счет поставок на экспорт, в данном случае – стандартов на ЭКБ для государственных предприятий КНР, испытательного оборудования в бывшие республики СССР, а также в отраслевые институты КНР. В 1997 году появился первый заказ на испытания ЭКБ для комплектования российско-европейского космического аппарата SESAT, которое создавало Европейское космическое Агентство (EUTELSAT) совместно с головным предприятием космической отрасли НПО Прикладной механики (г. Железногорск Красноярского края). По условиям международного контракта устанавливаемая на объект российская аппаратура комплектовалась электронной компонентной базой российского производства, при этом российская ЭКБ должна была пройти отбраковочные испытания по методикам EUTELSAT. Для выбора испытательного центра, которому можно было поручить проведение данных испытаний, были сформированы идентичные партии изделий, это были изделия микроэлектроники, выпущенные одним изготовителем и одной даты изготовления. Данные партии были розданы трем российским испытательным центрам и испытательному центру «Техноложика» (Испания). Результаты испытаний европейского центра полностью совпали с результатами только одного центра – ИЦ ОАО «РНИИ «Электронстандарт». В соответствии с заключенным контрактом было оценено качество около 500 типов ЭКБ и отбракованы ненадежные изделия. Аппаратура спутника по данным НПО ПМ функционирует в штатном режиме без единого отказа уже 4 года сверх гарантированных 5 лет. По результатам работы и с учетом качества ее выполнения Европейское космическое агентство рекомендовало ОАО «РНИИ «Электронстандарт» в качестве независимой экспертной организации 58

при выполнении международных проектов в части комплектования РЭА высоконадежной ЭКБ. Таким образом, первым шагом к завоеванию рынка испытаний продукции микроэлектроники явилось подтверждение современного научно-технического потенциала предприятия, его способности выполнить услуги научно-технического характера качественно, в соответствии с международными требованиями и в срок. Принцип «Преимущества быстрой адаптации». Для предприятий, оказывающих услуги научно-технического характера, данный принцип является определяющим. Техническое руководство предприятия, рассматривая вопросы стратегии и тактики маркетинговой политики, должны постоянно ставить перед собой и давать ответ на вопрос: «Все ли мы делаем сегодня для того, чтобы и через два года опережать всех в области технологии?». Руководство предприятия, начиная с 1998 года, проводит дооснащение с учетом технического потенциала фирм-конкурентов, в результате чего было приобретены: - измерительный комплекс для измерения параметров интегральных микросхем (ИС) СВЧ-диапазона, используемых в аппаратуре космической связи; - анализатор посторонних частиц в подкорпусном объеме ИС, наличие которых свидетельствует о нарушении технологии изготовления ИС; - акустический микроскоп, необходимый для контроля качества металлокерамических корпусов и др., что, в конечном счете, позволяет предприятию опережать на 2-3 года по техническим возможностям конкурентов. Заказчиками испытаний являются разработчики и изготовители сложной аппаратуры с количеством типов ЭКБ свыше 1000 штук, они предпочитают иметь дело с одним испытательным центром, обеспечивающим проведение всего комплекса испытаний всей номенклатуры ЭКБ. При этом рост объемов инвестиций за счет собственных средств значительно опережал рост объемов производства и средней заработной платы по предприятию. Проведя ряд конференций, участвуя в различных научно-технических выставках, посещая предприятия других отраслей, администрация сделала правильный вывод: наиболее активными в данной области являются предприятия малого бизнеса, созданные практически с нуля и не обремененные существенными накладными расходами, характерными для предприятий среднего и крупного бизнеса. Последние, как правило, являются преемниками предприятий, созданных в советский период, и обременены определенными социальными обязательствами. У научно-производственных предприятий малого бизнеса значительно меньше себестоимость, они более мобильны и гораздо быстрее откликаются на изменения рыночной ситуации. Поэтому руководство ОАО «РНИИ «Электронстандарт» провело реорганизацию системы управления предприятием, обеспечив ротацию сотрудников, снижение численности аппарата управления и обеспечивающих служб, что, в конечном 59

счете, привело к снижению издержек производства и повышению конкурентоспособности предприятия. Принцип «Опережающей услуги». Этот принцип наиболее тесно связан с самой услугой. Для данного предприятия на опережение сработали услуги по предоставлению дополнительной информации по ЭКБ иностранного производства, прошедшей сертификационные испытания в рассматриваемом испытательном центре, и о состоянии с производством ЭКБ на зарубежных предприятиях: категория качества, наличие сертификатов и перспектив выпуска конкретных изделий в течение ближайших 2-3 лет. Данная информация необходима для конструкторов аппаратуры и служит им определенной основой при выборе конкретных типов ЭКБ и изготовителей в процессе конструирования аппаратуры. Для данного предприятия чрезвычайно эффективной явилась деятельность по проведению ежегодных научно-технических семинаров и конференций с тематикой «Организация контроля качества и надежности современной ЭКБ». Первые два мероприятия в ранге семинаров были проведены в 2004 и 2005 годах, все последующие, включая мероприятие 2012 года,– в ранге международных конференций с участием представителей стран СНГ. В числе участников: предприятия-изготовители и поставщики ЭКБ, разработчики и производители аппаратуры (заказчики работ), представители испытательных центров (конкуренты предприятия). Проведение таких мероприятий позволяет ознакомить потенциальных потребителей с техническими возможностями предприятия, на конкретных примерах обосновать техническую необходимость проведения сертификационных и отбраковочных испытаний ЭКБ, сопоставить возможный риск отказа аппаратуры вследствие отказа комплектующих изделий с затратами на проведение испытаний в объеме, соответствующем требованиям нормативных документов и условиям эксплуатации аппаратуры, в первую очередь, неремотнопригодной аппаратуры космических аппаратов. На конференциях представляются статистические данные, характеризующие качество, надежность, радиационную стойкость ЭКБ отечественного и иностранного производства. Как показывает многолетний опыт, при проведении испытаний в необходимом объеме период активного существования космических аппаратов может составлять 7-10 и более лет. Фактор сокращения отставания по техническим возможностям предприятийконкурентов заставляет предприятие-лидера постоянно осваивать новые направления работы, так например, в 2011 году начата, а в 2012 году продолжается закупка оборудования и формирование лаборатории испытаний микросистемной техники, лаборатории испытаний и исследований ЭКБ, создаваемой по нанотехнологиям и т.д. Таким образом, анализируя маркетинговую политику предприятия, занимающего устойчивую позицию на рынке услуг научно-технического характера в соответствующем сегменте, можно сказать, что маркетинговая политика предприятия – это не какая-то отдельная часть деятельности аппарата 60

управления или его отдельных структурных подразделений, а совокупная научно-техническая, финансовая, экономическая, кадровая, психологическая политика предприятия как единого организма. Литература 1. Беквит Г. Продавая незримое. Руководство по современному маркетингу услуг. М.: Альпина паблишер, 2011. – 224с.

Корх А.В., Курочкин И.И. ВЫДЕЛЕНИЕ КЛАСТЕРОВ В СЕТЯХ МЕТОДОМ АГРЕГАЦИИ ДАННЫХ Центр грид-технологий и распределенных вычислений ИСА РАН, Москва, Россия Korkh A.V., Kurochkin I.I. ALLOCATION OF CLUSTERS BY AGGREGATION METHOD IN THE NETWORKS Centre for Grid Technologies and Distributed Computing ISA RAS, Moscow, Russia 1. Введение Целью представленной работы является нахождение в телекоммуникационных сетях узлов с дополнительной функциональностью для организации двухуровневой маршрутизации. Одной из причин введения двухуровневой маршрутизации является уменьшение вычислительной сложности при решении задачи маршрутизации в сетях с большим числом узлов. В частности, в рамках решения задачи последовательного заполнения сети потоками продуктов [4,5]. В этих работах рассматривалась задача коммутации каналов связи между любыми двумя абонентами при последовательном поступлении заявки на соединение. В основе алгоритма маршрутизации потока лежит назначение весов дугам сети и прокладке потока по пути минимальной стоимости. Стоимость дуг вычисляется с помощью одной из эвристик: 1) вес дуги определяется величиной разреза, которому она принадлежит, между различными парами полюсов; 2) вес дуг определяется ее пропускной способностью; 3) все веса дуг приравниваются единице, тогда путь наименьшей стоимости будет кратчайшим путем. Однако на сетях с большим размером (  104 узлов) вычисление минимальных разрезов между всеми парами полюсов в сети становится вычислительно затратной задачей. Для преодоления возникающих сложностей было предложено использовать двухуровневую маршрутизацию при обслуживании поступающих заявок. А именно, маршрутизации потоков продуктов от узла абонента через локальный выделенный узел (также называемый суперпиром или суперузлом), далее подсети суперпиров, и с окончанием на узле адресате, который также 61

принадлежит одному из суперпиров. Подобную схему маршрутизации можно наблюдать в пиринговых сетях (сети, в основе построения и функционирования которых лежит принцип равноправия участников, одним из признаков которого является совмещение узлом сети ролей и клиента, и сервера, в отличие от чистой клиент-серверной модели [1]) со смешанной топологией (в этих сетях существуют узлы с дополнительной функциональностью). Примерами таких сетей с двухуровневой маршрутизацией являются Fidonet, FastTrack, JXTAсети, Skype, DHT-сети, Kad Network [1-3]. В данной работе решаются такие задачи как: определение критерия выделения суперпиров, нахождения их в сети и присоединения к ним оставшихся узлов сети, то есть нахождения кластеров узлов сети вокруг выделенных суперпиров. 2. Постановка задачи В основе математической модели телекоммуникационной сети лежит связный граф G  (V , E ) , где V - множество узлов графа, E - множество ребер графа, соединяющих узлы. Каждому ребру eij  E , {i, j}V графа G поставлено в соответствие неотрицательное число cij  0 - пропускная способность ребра. Дополнительно введем следующее понятие потока F между вершинами s и t - неотрицательная функция на ребрах графа, обладающая следующими свойствами: поток неотрицателен для любого ребра eij  E , то есть f ij  0 ,  f ki   f ij , i  V , i  {s, t} - поток не накапливается в k

промежуточных узлах между s и t ; f ij  cij , eij  E - поток по ребру не превышает ее пропускной способности. Остаточная пропускная способность ребра eij определяется как разность пропускной способности ребра и потока по ней, то есть cijf  cij  fij . Маршрутизация потоков в сети осуществляется через несколько выделенных узлов - суперпиров Sp , и для любой пары, {si , ti } каждый простой поток между ними проходит через один и более суперпиров. Для выделения суперпиров введем такую количественную характеристику узла, как разгруженность U ( p) – мера способности узла p принять, обработать и передать дальше поток. Предлагаемый в данной работе подход выделения суперпиров предполагает такое выделение узловсуперпиров, что: 1. Величина разгруженности узла не меньше определенного порога U ( p)  U Limit , чтобы исключить попадание загруженных узлов в число суперпиров, и тем самым осуществлять маршрутизацию потоков через него. 2. Сумма разгруженностей суперпиров максимальна max  U i ( p ) . iSp

3. Описание математической модели В качестве исходных данных дана сеть, представляющая собой связный граф. Ребра графа определены вместе с их пропускной способностью. В каждый момент времени произвольная пара корреспондирующих вершин 62

инициирует заявку – требование проложить по сети единичный поток между этими двумя полюсами, имеющий конечное время жизни. По истечении времени жизни заявка снимается, соответствующий поток исчезает, высвобождая ресурс сети, в данном случае остаточную пропускную способность ребер сети. Если же не удается проложить поток между заданной парой вершин, ввиду занятости ресурсов сети, то заявка считается неудовлетворенной и сбрасывается. В качестве моделей сетей и материала для экспериментов использовались модели сетей описанные в работах [4,5]. Для определения самой функции разгруженности U ( p) узлов рассматривались следующие варианты, учитывающие различные подходы к пониманию самой характеристики разгруженности: i c pi  f pi 1. U ( p)  (3.1) c  pi i

Числитель представляет собой сумму остаточных пропускных способностей ребер исходящих/входящих/всех из узла, а знаменатель – сумму исходных пропускных способностей исходящих/входящих/всех ребер узла.     rescap ( p )  d ( p)    2. U ( p )  exp 1 *  exp 2 * (3.2)   max(rescap ( p ))  max( d ( p ))  p p     rescap ( p) - сумма остаточных пропускных способностей ребер инцидентных вершине, d ( p ) - степень рассматриваемой вершины, обе эти величины нормированы на максимальные значения этих величин, встречающиеся в сети. 1 и 2 - нормирующие коэффициенты, определяют решающий вклад степени или остаточной пропускной способности дуг, инцидентных вершины. i c pi  f pi 3. U ( p )  (3.3).  paths( p) Числитель представляет собой сумму остаточных пропускных способностей ребер исходящих/входящих/всех из узла, а знаменатель – сумму потоков (выраженных через простые пути), проходящих через данную вершину. Пусть m - минимальное значение загрузки узлов в сети, а M максимальное значение загрузки узлов в сети. Пусть Q - порог загруженности, по которому определяется граница вхождения узла во множество суперпиров, т.е. при загруженности узла U ( p)  mQ , узел p становится суперпиром. Для определения этого порога разгруженности, необходимо получить распределение количества узлов по их загруженности. Для этого воспользуемся методом агрегации сетевых данных [6,7], в основе которого лежит попарная передача информации между произвольными узлами сети. Опишем процесс передачи этих данных. 63

Пусть каждый узел сети поддерживает соответствующий вектор данных: Каждый вектор данных узла состоит из следующих параметров: (TTL, n,min U ,max U , d ) , TTL - время жизни вектора информации, n - параметр, определяющий размер сети, min U ,max U - расчет минимальной и максимальной загрузки узлов в сети, d - дополнительный вектор из b элементов для аппроксимации распределения загрузки в сети (наподобие столбцовой диаграммы). В самом начале узел создает вектор: (TTL,1,U ( p ),U ( p ), I p ) (второй элемент вектора равен единице для одного узла, а для остальных его значение равно нулю), где I p - начальная гистограмма

0 если U ( p )  min U  i   распределения, определяемая I p (i )   , 0ib , 1 если U ( p )  min U  i   max U  min U  , b - системный параметр, такой что b  1. Далее для любых b 1 двух вершин p и q производится обмен и модификация их векторов. Причем модификация векторов данных производится следующим образом: n  nq h h   TTL p  TTLq  1, p , min(min U p , min U q ),max(max U p , max U q ), p q  .  2 2 2   Наконец, в конце процесса агрегации, узел p рассчитывает системные 1 характеристики: N  , min U  min U p , max U  max U p и для каждого i  N , np такого что 0  i  b производится D 

d p (i ) np

, где D - диаграмма распределения

количества узлов от разгруженности. Т.е, мы получаем распределение загруженности узлов по сети. После некоторого числа итераций, каждый узел будет обладать достаточно точной информацией по максимальной величине загруженности узла в сети, минимальной величине загруженности узлов в сети, числе узлов в сети и диаграмме распределения загруженностей узлов в сети. Таким образом, исходя из этих данных, узел может определить свое место на этой диаграмме распределений загруженности, и его разгруженность больше некоторого граничного значения, то он получает статус суперпира, о чем и уведомляет своих соседей. Далее для каждого вида функции разгруженности проводилось две серии численных экспериментов: 1. Нахождение общего числа суперпиров на каждом шаге при поступающей удовлетворенной заявке в сети, а также число связных подграфов, образуемых найденными суперпирами. Для всех сетей ставилось требование по нахождения суперпиров, составляющих треть (от 10 до 15) от общего числа узлов. (Первый эксперимент). 64

2. Нахождение связного подграфа суперпиров, кластеризация узлов вокруг ближайших суперпиров, и анализ степени покрытия кластеризованными вершинами всей сети. (Второй эксперимент). В первом эксперименте, наиболее удовлетворительным считался результат, при котором число связных подграфов суперпиров минимально. Во втором эксперименте, наиболее удовлетворительным считался результат, при котором покрытие сети кластерами узлов максимально. При проведении численных экспериментов были установлены следующие параметры: рассматривались сети с кластерной топологией (количество вершин от 30 до 45, 10% плотность заполнения сети дугами). В данном случае под кластерной топологией сети следует понимать следующее: были даны связные графы со сгруппированными узлами, внутри каждой группы узлы были соединены ребрами с большой пропускной способностью (45 кластеров узлов на сеть). Длина очереди заявок равнялась 45000, время жизни заявок колебалось от 10 до 1000 единиц времени с математическим ожиданием в 300 единиц времени. 4. Результаты численного эксперимента На рисунке 1 представлены результаты по нахождению среднего числа суперпиров выделяемых на сетях для 6 алгоритмов последовательного заполнения сети потоками продуктов для каждой функции разгруженности узла. По оси абсцисс стоит номер сети, по оси ординат – число суперпиров. Значками "о" отмечены точки, соответствующие функции разгруженности узлов (3.1), значками "*" – функции разгруженности (3.2), значками "  " – функции разгруженности (3.3). Графики (сверху вниз) соответствую алгоритмам последовательного заполнения сетей [5]: 1) простой; 2) дуговой; 3) субоптимальный минимально разрезный; 4) аддитивно минимально разрезный; 5) гибридный; 6) субоптимальный дуговой.

Рис. 1. Среднее число найденных суперпиров для каждой сети 65

Результаты показывают, что число найденных суперпиров при использовании первой и второй функции разгруженности узлов практически совпадают. Число суперпиров, получаемых при третьей функции распределения, несколько меньше, что объясняется различными эмпирическими функциями распределения. Приведем результаты эксперимента 2 для различных алгоритмов последовательного заполнения сетей. В таблице 1 представлены результаты по нахождению доли покрытия исходной сети кластерами. Радиусам подграфов кластеров узлов равны r=2, r=3 дуги соответственно. Таблица 1. Алгоритм Прос- Дуго- С. А. Гибрид- С. той вой МинРаз МинРаз ный Дуговой Разгруже Радиус 2 66% 23% 50% 55% 55% 35% нность 1 Радиус 3 83% 73% 90% 83% 85% 88% Разгруже Радиус 2 53% 57% 53% 52% 53% 50% нность 2 Радиус 3 92% 92% 93% 92% 92% 93% Разгруже Радиус 2 8% 10% 5% 5% 3% 7% нность 3 Радиус 3 40% 37% 53% 37% 37% 38% В приведенной таблице показано, что вторая функция разгруженности дает в среднем больший процент полностью покрытых сетей. В частности, при радиусе кластеров в 2 дуги, полностью покрыты 53% сетей, при радиусе кластеров в 3 дуги - 92% сетей. Для первой функции разгруженности такие показатели равны 47.3% и 83.6%, для третьей функции - 6.3% и 40.3% 5. Выводы Предложено решение задачи кластеризации сети на основе параметра разгруженности узлов сети, выделения суперпиров и построению кластеров узлов вокруг них. Были представлены три функции разгруженности узлов, при этом результаты первого эксперимента, полученные с использованием второй функции разгруженности узлов, учитывающей степень вершины и остаточные пропускные способности инцидентных дуг, дают результат со значительно меньшей дисперсией (малая дисперсия означает отсутствие частого изменения множества суперпиров и изменения маршрутизации потоков через них). Результаты первого эксперимента с использованием третьей функции разгруженности дают выделение малого числа суперпиров (3-4 суперпира на сеть), но также с малой дисперсией. Первые две функции разгруженности показали одинаковое число суперпиров, третья функция дала меньшее суперпиров, нежели требовалось. Во втором эксперименте, функция разгруженности узлов (3.2) дает большее покрытие сетей, что лучше всего удовлетворяет требованиям к результатам экспериментов, указанных в разделе 3. Таким образом, вторую функцию разгруженности узлов можно рекомендовать при построении алгоритмов двухуровневой маршрутизации в сетях передачи данных. 66

Литература 1. Сухорослов О.В. Пиринговые системы: концепция, архитектура и направления исследований. / Проблемы вычислений в распределенной среде: прикладные задачи. Труды ИСА РАН. - М.: РОХОС, 2004, с.7-43. 2. Курочкин И.И., Корх А.В. Использование идеологии пиринговых сетей для организации трафика в специализированных телекоммуникационных сетях. / Материалы XVII международной конференции ВМСППС, 2011, с. 832. 3. Eng Keong Lua, Jon Crowcroft, and Marcelo Pias A survey and comparison of peer-to-peer overlay network scemes. / Univ. of Cambridge, Ravi Sharma, Nanyang Technological Univercity, Steven Lim, Microsoft Asia. IEEE Communications, 2005. 4. Гринберг Я. Р., Курочкин И. И. Анализ результатов численного эксперимента по последовательному заполнению сетей со стохастической топологией / Проблемы вычислений в распределенной среде: распределенные приложения, коммуникационные системы, математические модели и оптимизация: Сборник трудов ИСА РАН / Т.25 - М.: КомКнига, 2006, с.99-128. 5. Гринберг Я. Р., Курочкин И. И. Математическое моделирование динамического последовательного заполнения сетей потоками связи / Проблемы вычислений в распределенной среде: распределенные приложения, коммуникационные системы, математические модели и топтимизация: Сборник трудов ИСА РАН / Т.46 - М.: КомКнига, 2009, с.198-232. 6. M. Jelasity, A. Montresor, and O. Babaoglu. Gossip-based aggregation in large dynamic networks. / ACM Transactions on Computer Systems, 23: p. 219-252, August 2005. 7. M. Jelasity and A. Montresor. Epidemic-style proactive aggregation in large overlay networks. / In Proceedings of the 24th International Conference on Distributed Computing Systems, pages 102_109. IEEE Computer Society, 2004. Майоров Е.Е.1, Машек А.Ч.3, Прокопенко В.Т.2, Ушверидзе Л.А.1, Хайдаров Г.Г.4 ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ОСВЕЩЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО СИГНАЛА 1 Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова 2 Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики 3 Военная академия связи им. С.М. Буденного 4 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Majorov E.E.1, Mashek A.C.3, Prokopenko V.T.2, Ushveridze L.A.1, Khaydarov G.G.4 EFFECT OF ILLUMINATION GEOMETRY ON THE FORMATION OF THE INTERFERENCE SIGNAL 1 Northwest state medical university named after I. I. Mechnikov 2 Saint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics 3 Military Academy of Communications named after S.M. Budyonny 4 Saint-Petersburg State Institute of Technology (Technical University) Развитие высокотехнологичных способов производства с необходимостью обусловливает совершенствование методов и средств научной базы экспериментальных исследований. Важное место в решении указанной задачи занимают методы оптического контроля. Эти методы отличает, прежде всего, отсутствие материальных контактов с предметом исследования, а, следовательно, возможность достижения наиболее достоверных результатов эксперимента. Рассмотрим наклонное падение зондирующего излучения (рис.1). В этом случае в выражении для максимальной разности ходах [1], создаваемой крайними точками (АМ – СМ) освещенного участка поверхности, необходимо учесть глубину сцены, равную h:

Рис. 1. К расчету условий корреляции спекл-полей Наклонное освещение, направление освещения совпадает с осью Z. АС – освещенный участок поверхности. Z = 0 – плоскость регистрации θ – угол падения h – глубина сцены α – угловая апертура фотоприемника d – размер зондирующего пятна 68

L – расстояние от поверхности до фотоприемника 2

d  d  d   d       L  tg     Ltg    L  tg    Ltg   . 2 2 2 2 2   2    После проведения преобразований найдем    dtg  dtg . 2 В этом случае условие существования корреляции между спекл-полями различных спектральных компонент примет вид   l c  8d tg  tg  . (1) 2  При невыполнении условий (1) различные участки освещенной поверхности являются источниками некоррелированных спекл-структур [2,3]. Поэтому при компенсационном перемещении опорного зеркала условие равенства оптических длин интерферирующих пучков может выполняться несколько раз. Амплитуды отдельных огибающих могут отличаться на порядок. Их сложение приводит, во-первых, к искажению формы результирующей огибающей и к неоднозначности определения максимума сигнала, во-вторых – к растягиванию огибающей во времени. Эти факторы обусловливают погрешность определения момента нулевой разности хода, соответствующей центру освещенного участка поверхности. При наклонном падении, как следует из представленных зависимостей, появляется неоднозначность определения максимума сигнала, а длительность сигнала увеличивается в 2÷3 раза.

Литература 1. Франсон М. Оптика спеклов // Пер. с франц. под ред. проф. Ю.И.Островского. – М.: Мир. 1980. – 171 с. 2. Goodman F.W. Laser speckle and related phenomena. – Berlin: SpringVerlag. 1975. P.9 – 75. 3. Майоров Е.Е., Нагибина И.М., Хопов В.В. Влияние размера зондирующего пятна на величину сигнала в интерферометре с использованием источника излучения с ограниченной когерентностью. – Труды молодых ученых и специалистов. СПб ГИТМО (ТУ) 2000. С.53-54.

Мансуров Ю.Н., Чуднова О.А. ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ – ОСНОВА УЛУЧШЕНИЯ ПОДГОТОВКИ КАДРОВ Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия Mansurov Yu.N., Chudnova O.A. INNOVATION - THE BASIS FOR IMPROVED TRAINING OF PERSONNEL Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia В свете Постановления Правительства РФ от 28.07.2008 N 568 (ред. от 03.03.2012) "О федеральной целевой программе "Научные и научнопедагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы" сформулированы предложения по подготовке кадров и улучшению качества подготовки специалистов для отраслей инновационной экономики. С учетом выделенных приоритетных направлений развития Российской Федерации, потребностей экономики, научно-технической и инновационной политики, а также в интересах обеспечения эффективного функционирования государственных организаций науки и их взаимодействия с организациями частного сектора, именно государственный сектор науки и высшего образования составит научно-технологическую основу национальной инновационной системы, обеспечивающей построение экономики, основанной на знаниях [1]. При этом не стоит забывать, что темпы развития экономики возрастают с каждым днем. Это и понятно: современное государство должно иметь технически оснащенные, укомплектованные высококвалифицированные кадры, и крупные, финансово устойчивые научные и образовательные организации, для того чтобы конкурировать на международном рынке [1]. Очевидно и другое, что развитие экономики зависит, в первую очередь, от человеческого фактора, а именно: фундаментальности образования специалиста, которая формируется у индивида только в процессе интеграции образовательного процесса с научными исследованиями. В нашем государстве созданы все условия для получения молодежью фундаментальных знаний, удовлетворения сочетания природного любопытства гражданина и экономических интересов государства, что нашло отражение в решениях руководящих органов страны. С другой стороны, не все выпускники вузов по уровню знаний отвечают требованиям инновационной экономики. В сфере подготовки высококвалифицированных кадров и кадров высшей квалификации, это, в некоторой степени, связано также с понятием «академическая честность». Как известно, высококвалифицированные кадры готовят вузы, а кадры высшей квалификации приобретают и совершенствуют собственные знания также в научных центрах, большую часть которых составляют научноисследовательские институты. Специалистов с высшим образованием и 70

будущих ученых готовят доктора наук (профессора), кандидаты наук (доценты), средний возраст которых по стране составляет, соответственно, более 60 и 50 лет, соответственно (по Академии наук, 71 и 56). То есть, в области образования возник разрыв в 20-30 лет между высококвалифицированными специалистами и кадрами высшей квалификации. Другая проблема. В высших учебных заведениях, где формируется специалист, в том числе, будущий ученый, ученые степени и звания в среднем имеют всего лишь около 40% профессорско-преподавательского состава. 27,00%

35,00%

60,00% 42,00%

51,00% 48,00%

40,00%

Рис. 1. Процентный показатель профессорско - преподавательского состава Этот показатель по министерствам и ведомствам распределен следующим образом: МСХ РФ – 51%; Минздрав РФ – 48%; Мин. образования и науки РФ: по направлению высшего профессионального образования – 42%, по направлению начального профессионального образования – 27%; по другим министерствам и ведомствам – 35%. Из всех ученых только 10-12% участвуют в выполнении государственных научно-технических программ. Третья проблема. Кадры высшей квалификации мало занимаются выполнением инновационных разработок. Так, например, в вузах и НИИ ДВФО объем финансирования фундаментальных исследований составляет около 2528%, прикладных – около 60-63%, инновационных разработок составляет всего 12-15%. Как показывает анализ, такое распределение финансирования непосредственно связано с интенсивностью участия ученых в конкурсах фундаментальных, прикладных работ и инновационных разработок, которые проводятся порознь. То есть, большая часть ученых, которая потеряла ориентацию в условиях рыночной экономики, не может коммерциализовать собственные разработки, не вкладывает собственный интеллектуальный багаж в развитие экономики страны. Хотя в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 января 2006 г. № 38-р, для обеспечения инновационной направленности экономического роста требуется повышение роли научных исследований и разработок, путем кадрового обеспечения инновационной экономики [1, 2]. Таким образом, принятое на нынешний момент понятие «непрерывность 71

образования» лучше трактовать с точки зрения его качества, фундаментальности и использования полученных знаний для развития инновационной экономики страны. В этом случае не только студенты и магистранты, но и профессура вузов обязана повысить квалификацию по основам инновационной деятельности, трансферу технологий, коммерциализации научных разработок. Качественное среднее образование должно стать основой для получения качественного высшего образования. Качество, обеспеченное фундаментальностью высшего образования, в сочетании с совершенными методами отбора одаренной молодежи должны дать науке, а, следовательно, и экономике, ценные молодые кадры. Решая конкретные научные задачи в рамках диссертационных исследований, молодые ученые должны улучшать показатели инновационной экономики той отрасли науки, в которой они себя проявили, пусть даже если они получили первую ступень высшего образования по направлению, не совпадающему с отраслью его научной деятельности. Таким образом, молодой специалист, получивший степень бакалавра по конкретному направлению образования, в котором высшая школа пробудила интерес, допустим, к экономике, выполняя установленные требования органов аттестации, может выполнять исследования на соискание степени магистра, кандидата наук в области, например, менеджмента. Другая сторона этого вопроса: необходимо определиться по какой линии подготовки кадров высшей квалификации мы пойдем дальше. В мире существуют две системы: бакалавр–магистр–доктор наук и дипломированный специалист–кандидат наук–доктор наук. На территории Российской Федерации существует следующая система: бакалавр–магистр–кандидат наук–доктор наук. Видимо, одна из ступеней нашего непрерывного образования лишняя. Право выбора пути непрерывной подготовки научных кадров желательно отдать Ученым советам вузов. При этом в процессе аттестации деятельности вузов, проконтролировать и оценить решение Ученого совета и качество его выполнения не представляет сложности. Вуз, основываясь на собственный кадровый потенциал, материально-техническую базу, решения Ученого совета, вынужден будет разработать систему отбора студентов, которая должна включать в себя обязательные творческие экзамены, на которых абитуриент смог бы доказать умение мыслить, анализировать факты, выбирать оптимальное решение, формулировать задачу и понимать её смысл, сохраняя при этом академическую честность. В нынешнее время у нас имеются как опытные специалисты-ученые, так и армия энергичных молодых людей, за которыми будущее. Решение сегодня вопросов повышения эффективности и качества подготовки кадров позволит сделать нам очередной рывок в экономике, приблизить ее к пятому технологическому укладу. Качественно подготовленные высококвалифицированные кадры и кадры высшей квалификации с высокой планкой академической честности завтра смогут создавать инновационные пояса вокруг объектов инновационной 72

экономики. Они будут развивать собственный бизнес, возможно, также в системе образования, о чем мы сегодня также должны подумать и принять соответствующее решение, улучшив базу подготовки кадров, их материальную заинтересованность в прямой зависимости от их квалификации, что было не раз подчеркнуто Президентом нашей страны [3]. Для ускоренного развития экономики нам нужны специалисты, умеющие оценивать экономическую эффективность решений. Знания, оценивающие степень вклада в развитие инновационной экономики каждого сотрудника вуза, каждой кафедры, факультета, научного подразделения, должны стать контролируемой нормой деятельности высших образовательных учреждений. Для полноценного обеспечения выполнения Постановления необходима конкретизация задач министерств и ведомств, в структуру которых входят высшие образовательные учреждения, являющиеся координаторами качества подготовки высококвалифицированных кадров для инновационной экономики. Для обеспечения должного качества выпускников вузов, кадров отраслей экономики необходимо определить новые показатели деятельности высших образовательных учреждений, в число которых могли бы войти требования, приведенные в таблице 1. Таблица 1. Показатели деятельности высших образовательных учреждений Показатели учебного Показатели научной Показатели процесса (количество) деятельности производственной (количество или объем) деятельности (количество) Студентов, магистрантов Грантов МИП Именных стипендиатов Участников в грантах и Оформленных их соотношение к лицензионных общему числу ППС соглашений Научных курсовых, Участников Внедренных научных выпускных международных разработок, квалификационных проектов. подтвержденный работ экономический эффект Зарубежных публикаций Полученных патентов и Х/д, НИР по заказу заявок организаций Студентов-участников Учтенных Созданных рабочих мест научных грантов нематериальных активов, объектов ИС Студентов – участников Защищенных Прорывных для международных диссертаций в срок экономики технологий проектов Трудоустроенных Финансовых средств, Иннов-х групп и студентов приходящихся на решаемых ими проблем сотрудника, кафедру, по заказу предприятий факультет, вуз 73

Учебных лабораторных, курсовых, выпускных работ в УНПК

Созданных УНПК, их Экономическая изобретения, эффективность публикации, разработки, разработок УНПК магистерских Предлагаемые показатели совместно с пирамидой в учебном процессе: доктор–соискатели–магистранты–выпускники–студенческая молодежь вузов обеспечит качество специалистов для инновационной экономики страны. Литература 1. Постановление Правительства РФ от 28.07.2008 N 568 (ред. от 03.03.2012) "О федеральной целевой программе "Научные и научнопедагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы". 2. Программа социально-экономического развития Российской Федерации на среднесрочную перспективу (2006-2008 годы). Распоряжение Правительства Российской Федерации от 19 января 2006 г. № 38-р. 3. Путин В. В. Мы должны сформировать целую систему стимулов для закрепления молодежи в сфере науки, образования, высоких технологий // Высшее образование. 2008. № 7.

Маслобоев А.В., Горохов А.В. КОМПЛЕКС МОДЕЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра РАН, Апатиты, Мурманская обл., Россия Masloboev A.V., Gorokhov A.V. MODEL SUITE AND SOFTWARE TOOLKIT SYSTEM FOR REGIONAL SAFETY INFORMATION AND ANALYTICAL MANAGEMENT SUPPORT Federal State Budgetary Establishment of Science Institute for Informatics and Mathematical Modeling of Technological Processes of the Kola Science Center RAS, Apatity, Murmansk Region, Russia Для повышения эффективности информационного обеспечения процессов управления региональной безопасностью разработан комплекс моделей и инструментальных средств информационно-аналитической поддержки управления безопасностью регионального развития. Разработана программная система поддержки создания концептуальных моделей сложных систем и синтеза адекватных им динамических моделей [1]. Система представляет собой интегрированную инструментальную среду для реализации интерактивного процесса создания концептуальных моделей социальноэкономических систем в виде баз знаний и автоматического синтеза на их 74

основе моделей системной динамики. Средствами системы разработана концептуальная модель глобальной безопасности развития региона [2], на основе которой создана базовая системно-динамическая модель управления региональной безопасностью [3]. Для формализации понятия "глобальная безопасность" развития предложено использовать "матрицу глобальной безопасности", представляющую собой матрицу устойчивых состояний системы, которая позволяет определить возможные стратегии перехода системы из начального устойчивого состояния некоторого цикла развития в его конечное устойчивое состояние за ограниченное время с положительным приращением критериальной функции, позволяющей оценить каждый переход системы с точки зрения целей моделирования динамики ее развития. При этом все переходы между устойчивыми состояниями внутри цикла развития должны быть согласованы во времени и удовлетворять ограничениям на наличие ресурсов. При оценке состояний глобальной безопасности системы должны также учитываться такие факторы как: несимметричность переходов, время переходов и их характер, влияния внешней среды, идентификация границ и взаимосвязей циклов развития. На этапе моделирования матрица глобальной безопасности обеспечивает основу для исследования и построения сценариев достижения глобальной безопасности развития социально-экономических систем с учетом реализации концепции приемлемого риска. Определены основные составляющие глобальной безопасности регионального развития, к которым относятся: экономическая, техногенная, экологическая, социальная, кадровая, энергетическая безопасность и взаимосвязи между ними. По каждому направлению выделены разнородные потенциально опасные объекты, процессы и параметры, а также индикаторы и допустимые области безопасности. Разработана содержательная и формализованная постановка общей задачи информационно-аналитической поддержки процессов управления глобальной безопасностью развития региональных социально-экономических систем [4] на основе когнитивного подхода к анализу и исследованию сложных динамических систем и процессов. Предлагаемый когнитивный подход [2, 5] основан на комбинировании методов концептуального моделирования, системной динамики и технологий мультиагентных систем с целью рационализации и формализации сложных объектов и процессов информатизации для создания интеллектуальных систем поддержки принятия решения в сфере прогнозирования и стратегического планирования развития региональных социально-экономических систем. Определены основные задачи в области управления безопасностью развития региональной социально-экономической системы [5]: 1) создание единого информационного пространства, сформированного с учетом специфических особенностей Арктической зоны РФ и способного обеспечить системообразующую основу при подготовке, планировании и реализации мероприятий государственной политики в Арктике; 75

2) информационно-аналитическая поддержка деятельности организационных структур в области обеспечения безопасности функционирования региональных подсистем с целью повышения эффективности их информационного взаимодействия и согласованной работы; 3) Информационное сопровождение функционирования специализированных когнитивных центров управления безопасностью в Арктике и др. Концептуальная модель глобальной безопасности [2] имеет древовидную структуру – дерево целей, которое получено в процессе декомпозиции глобальной цели «Обеспечение безопасности развития региона» на подцели, такие как «обеспечение экономического потенциала региона», «обеспечение кадрового потенциала», «обеспечение научно-инновационного потенциала» и т.д. Из построенной концептуальной модели следует система показателей безопасности – набор определенных параметров для каждой области безопасности, которые используются в качестве входных параметров соответствующих имитационных моделей. Предложенная концептуальная модель содержит базовые показатели социально-экономической системы региона и реализована средствами разработанной в ИИММ КНЦ РАН инструментальной системы поддержки создания концептуальных моделей сложных систем [1]. Структура модели получена в результате декомпозиции следующих базовых показателей: валовый региональный продукт; население; бюджет. Примитивами (объектами нижнего уровня декомпозиции) модели являются: выручка от продажи товаров; себестоимость проданных товаров; численность населения по возрастным группам; среднедушевые денежные доходы населения по каждой группе; среднегодовая численность занятых в экономике; инвестиции в основной капитал; среднегодовая заработная плата; уровень безработицы; миграционный прирост; естественный прирост; уровень социальной обеспеченности; количество предприятий (рабочих мест); социальное потребление; федеральная финансовая помощь. Для каждого примитива предложена эмпирическая шкала риска. На основе концептуальной модели построена интегральная шкала риска, обеспечивающая комплексную оценку безопасности различных сценариев регионального развития. В ходе исследований разработаны композитные системно-динамические модели промышленного потенциала и экологической системы для оценки рисков сценариев регионального развития. Комплекс моделей промышленного потенциала региона включает в себя разработанные в ИИММ КНЦ РАН модели основных отраслей экономики Мурманской области: горнопромышленного; топливно-энергетического; рыбопромышленного; транспортного и сельскохозяйственного комплексов. Разработана системно-динамическая модель основной составляющей промышленных регионов Севера России – моногорода. Разработана системно-динамическая модель загрязнения окружающей среды. В модели имитируются процессы загрязнения воздуха и загрязнения воды (рек, озер, которые являются источником питьевой воды). 76

Для исследования динамики взаимного влияния промышленных, экономических и экологических параметров вводятся два понятия: реальное загрязнение окружающей среды; воспринимаемое человеком загрязнение. Второе понятие введено вследствие того, что практически любое загрязнение окружающей среды, в которой находится человек, не отражается на состоянии его здоровья немедленно. В качестве источников загрязнения воздуха приняты: действующий транспорт; промышленные предприятия; предприятия топливноэнергетического комплекса и прочие объекты (например, хранилище отходов обогатительной фабрики – рассматривается процесс пыления поверхности отходов). Основными источниками загрязнения воды являются промышленные предприятия (сброс недостаточно очищенных вод промышленного использования). Каждый из этих источников имеет свои характеристики по интенсивности действия в различное время года и по влиянию на здоровье человека. Предложенные композитные системно-динамические модели позволяют путем многократной имитации оценивать экономический и связанный с ним экологический риски различных сценариев развития региона. Вместе с тем, разработана базовая системно-динамическая модель управления безопасностью Мурманской области. Модель состоит из следующих основных компонентов: 1) население региона; 2) производство; 3) финансы; 4) рынок труда. Для каждого компонента на модели формализованы основные риски. Население: падение коэффициента рождаемости ниже значения 2,15 ведет к отсутствию простого замещения поколений; доля лиц, старше 65 лет к общей численности населения более 7% ведет к «старению населения». Производство: уровень падения промышленного производства более 30% ведет к разрушению промышленного потенциала; доля экспорта продукции обрабатывающей промышленности менее 45% ведет к колониально-сырьевой структуре экономики; доля импортных продуктов питания более 30% ведет к стратегической зависимости от импорта. Финансы: превышение дефицита бюджета 30% ведет к нарушению финансовой устойчивости региона; отношение дефицита бюджета региона к общим доходам бюджета региона без учета финансовой помощи из вышестоящего бюджета более 5% ведет к заметному повышению уровня кредитных рисков; доля федеральной финансовой помощи не должна превышать 20%. Рынок труда: уровень безработицы, превышающий 10%, ведет к социальной дестабилизации; превышение доли населения, живущей за «чертой бедности» 10% ведет к «люмпенизации» населения; соотношение минимальной и средней заработной платы более 1/3 ведет к деквалификации рабочей силы. Полученные результаты смогут найти применение при реализации Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года на территории Мурманской области.

Литература 1. Горохов А.В., Малыгина С.Н., Маслобоев А.В. Программная система поддержки создания концептуальных моделей сложных систем // Рекламнотехническое описание алгоритма и программной модели реализации (программного средства). – М.: ИИММ КНЦ РАН, 2011.– 14 с. 2. Маслобоев А.В., Путилов В.А. Концептуальная модель интегрированной информационной среды поддержки управления безопасностью развития региона // Вестник МГТУ: Труды Мурманского государственного технического университета.– 2011.– Т.14.– № 4.– С. 842–853. 3. Горохов А.В., Иванова М.В., Малыгина С.Н. Имитационное моделирование развития арктических регионов РФ (на примере Мурманской области) с целью оценки экономических рисков // Труды Кольского научного центра РАН. Информационные технологии.– Вып.2.- 2/2011(5).– С.151-155. 4. Маслобоев А.В., Путилов В.А. Обеспечение глобальной безопасности регионального развития: постановка задачи // Труды Института системного анализа РАН.- 2010.- Т.59.- С. 29-44. 5. Маслобоев А.В., Путилов В.А. Информационно-аналитическая поддержка управления безопасностью развития Арктических регионов России: задачи, методы, технологии // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. – 2011.– № 3(73).– С. 143–145.

Мерзлова О.В., Ильиченкова З.В. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАПИСИ ШКОЛЬНИКОВ В ПЕРВЫЙ КЛАСС НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН», Москва, Россия Merzlova O.V. CREATION OF ALGORITHM OF REALIZATION OF ELECTRONIC RECORD OF SCHOOL STUDENTS IN THE FIRST CLASS ON THE BASIS OF INDISTINCT SETS Federal Public Budgetary Educational Institution of Higher education Moscow State Technological University "STANKIN", Moscow, Russia Отрасль информационных и телекоммуникационных технологий является одной из наиболее динамично развивающихся. Её ежегодный прирост составляет около 25 процентов, что существенно выше среднегодовых темпов роста валового внутреннего продукта и роста отдельных отраслей. Информационные технологии и информационные услуги стали достаточно существенной статьей российского несырьевого экспорта. Однако сводные индексы и межстрановые сопоставления до сих пор характеризуют Россию не 78

лучшим образом, что говорит о недостаточном уровне развития отрасли информационных технологий, об отставании от мировых лидеров, а также о нереализованности потенциала уже существующих инфраструктур и технологий. Поэтому в настоящее время особенно важно не только улучшать отдельные позиции, но разрабатывать стратегические направления развития. Существенным препятствием ускоренному развитию информационного общества в России является отсутствие массового интерактивного взаимодействия граждан и организаций с государственными органами власти при оказании последними государственных услуг. При этом следует отметить, что до настоящего времени в России законодательно не утвержден даже перечень государственных и муниципальных услуг, оказываемых в электронном виде, соответственно, органами государственной власти и органами местного самоуправления. Не решен вопрос о признании на законодательном уровне электронного документа эквивалентом бумажного документа. Ещё одним фактором, препятствующим ускоренному развитию в России информационного общества, является недостаточный уровень распространения в обществе базовых навыков использования информационных технологий. Это касается как населения в целом, так и государственных и муниципальных служащих. Использованию потенциала информационных технологий препятствует разрозненность государственных информационных ресурсов, невозможность сопоставить данные, содержащиеся в этих ресурсах, а также значительное дублирование информации. Для решения вышеперечисленных проблем в первую очередь необходимо обеспечить полноту, достоверность, актуальность и доступность официальной правовой информации в электронном виде, эффективность её использования, в том числе, за счет модернизации механизмов официального опубликования правовых актов, интеграции систем информационно-правового обеспечения органов государственной власти. Государственная программа «Информационное общество» на 20112020 гг.включает проекты по развитию электронных госуслуг, национальной программной и облачной платформ, платежной системы. В рамках данной программы предусмотрена запись детей в дошкольные учреждения и запись в первый класс. Согласно Закону "Об образовании" приоритет при приеме в школу отдаётся детям, живущим в домах, относящихся к данной школе по территориальному признаку. Для повышения эффективности записи в образовательные учреждения родителям первоклассников предоставляется возможность электронной регистрации на городском сайте госуслуг. Система устроена таким образом, что она автоматически определяет номер школы, к которой относится адрес регистрации будущего ученика. Однако согласно приказу Департамента образования города Москвы № 910, родителям предоставляется возможность выбора ещё двух учебных заведения, где им хотелось бы обучать своего ребёнка. То есть, могут возникнуть ситуации, когда дошкольники автоматически прикрепляются к одним школам, а хотят 79

идти в другие. Решением данной проблемы является обмен учениками между школами. Но обмен может затрагивать большое количество образовательных учреждений и быть сколь угодно сложным. Однако решение данной задачи – залог последующей успешности учащихся и повышение качества образования. Поэтому, вопрос распределения будущих первоклассников по школам – важная государственная задача. В качестве возможного инструмента для решения проблемы представляется целесообразным использовать механизмы нечеткой логики. В её основе лежит теория нечетких множеств, где функция принадлежности элемента множеству не бинарна (да/нет), а может принимать любое значение в диапазоне 0-1. Это дает возможность определять понятия, нечеткие по самой своей природе: "хороший", "высокий", "слабый" и так далее, что позволяет характеризовать предпочтения родителей по выбору школы. Нечеткая логика дает возможность строить базы знаний и экспертные системы нового поколения, способные хранить и обрабатывать неточную информацию. При анализе входных характеристик по распределению в качестве возможной школы предлагается рассматривать не только ту школу, что соответствует данному адресу по закреплению (распределение 1), но и все школы, распределение по которым, с одной стороны, близко к 1, с другой, учитывает школы, выбранные родителями. Также, нам кажется, имеет смысл дополнительно рассматривать категории школ, близких по предъявляемым требованиям к тем, которым отдают предпочтение родители. Использование в реализации программы распределения нечеткой логики позволяет определить необходимое число терминов и каждому из них поставить в соответствие некоторое значение описываемой физической величины. Для этого значения степень принадлежности физической величины к терму (слову естественного языка, характеризующего переменную) будет равна единице, а для всех остальных значений – в зависимости от выбранной функции принадлежности. Экспериментально показано, что нечеткое управление дает лучшие результаты, по сравнению с получаемыми при общепринятых алгоритмах управления. Нечеткая логика, на которой основано нечеткое управление, ближе по духу к человеческому мышлению и естественным языкам, чем традиционные логические системы. Нечеткая логика, в основном, обеспечивает эффективные средства отображения неопределенностей и неточностей реального мира. Наличие математических средств отражения нечеткости исходной информации позволяет построить модель, адекватную реальности. Поскольку при записи в школу могут возникнуть неизвестные, которые требуют дополнительного анализа, то применение системы нечетких множеств более приемлемо, чем обычные экспертные системы. Но для функционирования данной модели необходима договоренность между территориальными муниципальными учреждениями, а также дополнительный анализ эффективности межшкольного обмена. 80

Петраков С.А., Мурашов И.Д. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОРЕЗАНИЯ НА КАЧЕСТВО МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ИХ ЗАМОРОЗКИ Московский государственный университет пищевых производств, Москва, Россия Petrakov S.A., Murashov I.D. INSTALLATIONS HYDROCUTTING, AS MEANS OF BIOTECHNOLOGICAL PROCESSING OF RAW MATERIALS Moscow state university of food productions Развитие и совершенствование технологий мясной промышленности требует применения новых интенсивных методов разделения мясного сырья. Данному требованию удовлетворяет современный способ гидрорезания. Резание является одной из распространённых технологических операций, во многом определяющей качество мясной продукции. Применение гидрорезания позволяет интенсифицировать технологические процессы и существенно усовершенствовать способы производства. При изучении данного способа выявляются особенности, влияющие на качественную составляющую процесса резки биологического сырья.

Часто в пищевой промышленности исследование зависимости скорости резания от давления и толщины при использовании данного метода проводятся на охлаждённом сырье. В случае резания замороженных продуктов выявляется отклонение качества реза при различных температурах заморозки. Для определения оптимальных параметров была проведена резка замороженной говядины при различных давлениях и диаметрах сопел. Результатом данного исследования являются следующие рекомендации: а) При температуре замораживания от 0 до -8°С, оптимальными являются p=100 МПа и d=0,3 мм б) При температуре замораживания от -8 до -15°С, оптимальными являются p=250 МПа и d=0,1-0,2 мм 81

в) При температуре замораживания -15°С и ниже, оптимальными являются p=350 МПа и d=0,3-0,35 мм. В данном случае, ключевым фактором оценки качества служила шероховатость области реза. Определение функции зависимости шероховатости, оптимальных давлений и диаметр сопел в зависимости от температуры заморозки представляет определённую сложность ввиду того, что форма кривой не может быть явным образом выражена в виде какой либо функции на всём интервале исследуемых температур и требует разбиения на участки по температурам заморозки. Для оценки применимости была проведена комплексная экспертиза образцов, подвергшихся обработки резанием гидроструей, по результатам которой можно сделать следующие выводы: а) Установлено, что потери массы (для свинины 0,45...1,15%, говядины – 0,29...0,85%) и повышение температуры (для свинины 0,6...1,6 °С, говядины – 0,7...2,2 °С) мясного сырья незначительны. Из чего следует, что применение высокоэнергетической струи воды для резки мяса, как одной из составных частей животной ткани возможно. б) Гистологические исследования показали, что применение данного типа режущего инструмента позволяет получать чистый срез без значительных разрушений обрабатываемой биологической ткани. Все возможно возникающие при обработке мяса продукты деструкции мышечной и соединительной тканей полностью удаляются и внешняя поверхность очищается. в) Отмеченное незначительное набухание коллагеновых волокон, вызванное гидромеханическим воздействием, распространяется на глубину не более 100 мкм. г) Интенсивность воздействия на разрезаемую поверхность такова, что не происходит обсеменения образца мяса микрофлорой. д) Результаты экспериментальных исследований позволяют моделировать оптимальный процесс гидрорезания мясного сырья за счет варьирования физических параметров. Вышеперечисленные результаты практических исследований позволяют сделать предварительный положительный вывод о применимости метода гидрорезки в мясоперерабатывающей промышленности.

Петраков С.А., Мурашов И.Д. УСТАНОВКИ ГИДРОРЕЗКИ, КАК СРЕДСТВА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ Московский государственный университет пищевых производств, Москва, Россия

Petrakov S.A., Murashov I.D. INFLUENCE OF TECHNOLOGY OF HYDROCUTTING AS MEANS OF BIOTECHNOLOGICAL PROCESSING OF RAW MATERIALS Moscow state university of food productions, Moscow, Russia Несомненно, кризис 2008 года оказал разрушительное воздействие на экономику всего мира. Но, несмотря на, в целом, несомненно, пагубное воздействие кризисов, они способствуют возникновению многочисленных новых малых форм и даже направлений в сфере производства и услуг. Задача государства, в том числе и России, создать все условия для возникновений и развития таких форм, способных в будущем выдвинуть её на передовые роли в мировой экономике. Одной из новых технологий является метод обработки материалов высокоэнергетической струей жидкости. Одной из новых сфер ее использования является мясоперерабатывающая промышленность, ввиду своих специфических свойств мало подверженная проникновению высоких технологий. Итак, суть метода заключается в пропускании воды, находящейся под высоким давлением (500–6000 атм.), через узкое сопло (диаметром 0.1-0,5 мм). При этом создаётся высокоэнергетическая сверхзвуковая струя жидкости, сила давления которой на материал превышает предел его прочности, и он разрушается. Итак, какие преимущества имеет гидрорезка в мясоперерабатывающей промышленности? Они вытекают из сущности самого процесса: 1. Низкая температура обработки. В процессе резания практически не происходит нагрева разрезаемого материала, и большая часть выделившейся энергии уносится водой. В итоге не происходит необратимых изменений мясного сырья, оно сохраняет все свои пищевые свойства. 2. Высокая скорость и качество реза. В результате экспериментов были получены следующие результаты: - резка говядины (образец толщиной 50 мм) – 70–130 мм/сек при давлении 600–2000 атм. соответственно. Резка производилась чистой водой при температуре 12 0С. В результате были получены чистые, ровные срезы малой толщины и любой сложной конфигурации.

Следует отметить, что существуют резервы повышения скорости и глубины резки. Речь идёт введение в струю жидкости твердых частиц льда, которые по аналогии с гидроабразивной резкой металлов, могут существенно (на порядок!) поднять скорость и глубину реза. 3. Технологичность. Отсутствует необходимость перезаточки режущего инструмента, как в традиционном методе разделки мяса. Более того, высокоэнергетическая струя является универсальным инструментом, подходящим для разделки туш на абсолютно всех этапах переработки. Вплотную с вышеперечисленным достоинством идёт следующее: 4. Автоматизация мясоперерабатывающей линии. В метод гидрорезки прекрасно интегрируются системы компьютерного управления. Режущая головка с помощью сервоприводов может перемещаться не только в горизонтальной плоскости, но и в пространстве, двигаться по окружности и обрабатывать тушу с любой стороны. 5. Экологичность. Применение экологически чистых материалов (воды и азота), низкий уровень шума и отсутствие каких-либо выбросов позволяют создать чистое, современное производство с минимальной возможностью аварии. 6. Экономичность. Последнее по списку, но отнюдь не по значимости, преимущество. Высокая скорость резания, минимальное количество отходов, сравнительно малое потребление электроэнергии обуславливают высокую экономичность метода, а системы очистки и повторного использования воды позволяют сделать цикл полностью замкнутым. Итак, есть очень хорошие предпосылки того, что гидрорезка найдёт своё применение и в мясоперерабатывающей отрасли. В этом случае пищевая промышленность России получит универсальный высокоэффективный и экологически чистый метод переработки мясного сырья, способный существенно поднять уровень развития данной отрасли и повысить её конкурентоспособность.

Пидшморга Ю.В. РОЛЬ КОММЕРЧЕСКИХ КОММУНИКАЦИЙ В РАЗВИТИИ БИЗНЕСА И ОБЩЕСТВА Краснодарский государственный университет культуры и искусств, Краснодар, Россия Pidshmorga Y.V. ROLE OF COMMERCIAL COMMUNICATIONS IN BUSINESS AND SOCIETY Krasnodar state university of culture and arts, Krasnodar, Russia Информация является полноправным ресурсом социокультурного пространства современного общества. На место фундаментальной информации, участвующей в процессе первичной социализации личности и составляющей ее внутренний стержень, приходит оперативная информация – более актуальная и своевременная. К числу институтов, транслирующих подобную информацию, можно отнести семью, религию, систему образования, средства массовой информации, культуру. Массовая культура, в отличие от элитарной, тесно взаимодействует со средствами массовой информации, рекламой, паблисити, т.е. с коммерческими коммуникациями, которые выступают мощным ориентиром, приобщающим человека к современным экономическим и социокультурным тенденциям, свойственным конкретному типу общества. Роль коммерческих коммуникаций в развитии бизнеса очевидна: они способствуют насыщению рынка товарами и услугами, формируют и стимулируют спрос, обостряют конкурентную борьбу, обеспечивают рост денежного товарооборота, интенсифицирует использование средств, вложенных в товарную массу, способствуют налаживанию распределения продукции. Однако значение коммерческих коммуникаций в современном обществе не ограничивается экономическими результатами. Коммерческая выгода неизбежно сопровождается определенными социокультурными результатами, которые не всегда способствуют повышению и стабилизации культурного потенциала общества, скорее наоборот. Это объясняется, в первую очередь, тем, что коммерческие коммуникации, ориентированные на «продвижение» определенных товаров и услуг, часто способствует формированию у человека идеологии, которая возводит в ранг универсальных такие материальные ценности как: вещизм, меркантильность, культ наслаждений и развлечений, стремление уйти от ответственности, эгоизм и прочие. Таким образом, коммерческие коммуникации, с одной стороны, внедряют в сознание российского человека ценности, помогающие увеличивать товарооборот, а с другой – создает помехи для конструктивного развития духовной сферы общества, что влечет за собой деградацию и разрушение культурного и духовного наследия общества. 85

Коммерческие коммуникации представляет собой, с одной стороны, неотъемлемый компонент рыночного механизма, нацеливающий человека на удовлетворение материальных потребностей, а с другой – это самостоятельный информационный ориентир современного общества, отвечающий потребностям социализации личности, регулирования поведения, выработки жизненные приоритетов, ценностных ориентиров, картины мира. Это фактор воспитания современного человека, способный формировать для конкретной общности людей культуру со своим набором норм, представлений, ориентиров, ценностей, позволяющую жить в гармонии с собой и с окружающими, выбирать оптимальную модель поведения, соответствовать определенному статусу и ожиданиям. Качественной характеристикой любой культуры выступает исторически сложившаяся система ценностей, обуславливающая взгляды и мировоззрения людей. Разнообразие и гуманистическая направленность ценностных смыслов носит исторически обусловленный характер и является непременным условием развития общества. Коммерческие коммуникации в современном обществе выступают как фактор социализации и ресоциализации личности, они ориентированы, прежде всего, на продвижение и популяризацию материальных ценностей, что обусловлено всепроникающей коммерциализацией современной жизни. Наиболее популярными, известными и разделяемыми в современном обществе являются ценности, которые активно поддерживаются и продвигаются усилиями рекламы: материальное благополучие, уютный быт, стремление к потреблению, меркантильность, культ развлечений, собственное благополучие и т.д. Ценности, которые не находят отражения в рамках сюжетов коммерческих коммуникаций, постепенно утрачивают свою важность и значимость для общества. Можно также утверждать, что воздействие коммерческих коммуникаций на процесс формирования и изменения ценностей влечет за собой закономерную подмену духовных ценностей материальными, что способствует социальной и культурной деградации всего общества в целом. Таким образом, роль коммерческих коммуникаций в развитии современного общества определяется широким спектром функций экономического (содействие товарообороту, управление спросом) и внеэкономического (информационная, воспитательная, социокультурная, психологическая, ценностно-ориентирующая) характера. В основу авторской модели, направленной на повышение эффективности функционирования коммерческих коммуникаций в современном обществе положено выделение и обоснование основных направлений их регулирования на законодательном уровне, а так же силами специализированных структур и широкой общественности.

Смирнова А.И., Дягилева А.Б. КОМПЛЕКСНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СТРУКТУР В ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫМИ ТЕРРИТОРИЯМИ Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, Санкт-Петербург, Россия Smirnova A.I., Diagileva A.B. COMPLEX DECISIONS ON THE USE OF ORGANIC AND MINERAL STRUCTURES IN THE TECHNOLOGY OF CONTROL OF URBAN TERRITORIES Saint Petersburg State Technological University of plant polymers, Saint-Petersburg, Russia Биомасса дерева является важнейшим видом сырья, используемого в различных производствах и технологии глубокой ее переработки. Древесина относится к возобновляемым ресурсам, однако для более продуктивного ее воспроизводства необходимо создание программы управления органической составляющей почв. Сегодня известны инновационные технологии в агросекторе, такие как No-Till, где вторичные продукты биомассы могут являться источником органического вещества. Технические лигнины могут также являться ценным промышленным сырьем для пополнения органогенных слоев [1]. Лигнин представляет собой смесь нерегулярных разветвленных полимеров родственного строения, в основе которых лежат близкие по строению ароматические вещества. Достоинством лигнина является то, что он обладает полифункциональном характером, что позволяет ему иметь уникальные адсорбционные и ионообменные свойства, высокую поверхностную активность и специфическую особенность в формировании новых органоминеральных структур (ОМС). Интенсивное использование территорий, такое как вырубка лесов, механическое разрушение почвенных слоев и изъятие древесины при эксплуатации, приводит к тому, что верхний аэрируемый почвенный слой не получает достаточного количества органики, необходимой для полноценного восстановления плодородного слоя. В технологии глубокой переработки древесины предусматривается сжигание лигнинных отходов, что приводит к ускоренному выделению парниковых газов, в то же время, в природе лигнин естественного происхождения участвует в углеродном цикле и предотвращает быструю потерю почвенного углерода. Таким образом, наиболее целесообразно лигнинсодержащие компоненты возвращать в естественный геоцикл. Это может быть достигнуто путем использования ОМС на основе технических лигнинов и алюмосодержащих компонентов, которые могут являться источником формирования гумуса. В качестве компонентов для получения этих 87

структур могут быть использованы отходы различного происхождения, такие как сульфатный лигнин (СЛ), золы от сжигания растительных остатков, хвосты нефелиновых концентратов. На кафедре охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов разработаны способы получения модифицированных ОМС на основе СЛ и алюмосодержащих компонентов [2]. Данные ОМС, в связи с их структурными особенностями и условиями формирования, обладают значительным содержанием органики и различаются реологическими свойствами. В качестве примера можно представить зависимость динамического напряжения сдвига ОМС на основе СЛ и золы, полученной при сжигании осадков станций биологической очистки. Структурированные системы на основе СЛ (рис.1) в области рН~6 обладают значительной относительной вязкостью (кривая 3') и для разрушения ОМС на их основе требуются значительные усилия (кривая 3). Эти данные могут быть использованы для регулирования характеристик деградированных почвенных структур при управлении органической составляющей урбанизированной территории. Оd, Па·10

ηотн

1,5

15 3'

10 3

0,5

2 1

12 0 2 4б рН 6 8 10 а Рис. 1. а) Зависимости динамического напряжения сдвига (1, 2, 3) и величины относительной вязкости (3') от рН системы зола - СЛ. Концентрация золы по Al+3 моль·л-1: 1 - 10-5; 2 - 10-4; 3 - 10-3; б) Графическое изображение ОМС на основе золы при рН=6, полученное с помощью растровой микроскопии (увеличение 500)

Таким образом, возникает возможность комплексного решения по использованию ОМС на основе технических отходов для пополнения органикой деградированных почв. Предпочтительное использование возможно для восстановления придорожных территорий с целью уменьшения пыления и удержания тяжелых металлов в почвенных структурах, для предотвращения попадания в ливневые сточные воды.

Литература 1. Смирнова А.И., Дягилева А.Б. Нанотехнологические решения получения новых биополимеров на основе технических лигнинов и алюмосодержащих компонентов // Материалы конф. "Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы" - Белгород, 2011.- С. 82-85. 2. Смирнова А.И., Дягилева А.Б. Органоминеральные структуры на основе сульфатного лигнина и алюмосодержащих компонентов // Материалы международ. конф. "Физикохимия растительных полимеров" – Архангельск, 2011. - С. 160-162.

Смолянкина Е.В., Пруданова Е.В.*, Родягина Ю.В., Федосеев Р.А. ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИННОВАЦИЙ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ МАШИНОСТРОЕНИЯ ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ", Подольск, Россия *НОУ ВПО "Институт Экономики" Smolyankina E.V., Prudanova E.V.*, Rodyagina Y.V., Fedoseev R.A. FEATURES OF INTRODUCTION OF TECHNOLOGICAL INNOVATIONS ON THE RUSSIAN MACHINE BUILDING ENTERPRISES FSUE "SRI SIA "LUCH", Podolsk, Russia *NEI HPE "Institute of Economics" Потенциал современных инноваций огромен. Это отмечают как российские, так и зарубежные специалисты. Постепенно инновации все более становятся основополагающими факторами экономического роста. Такая возрастающая преобразующая роль связана с новыми достижениями на современном этапе научно-технического развития. Научно-технические разработки и нововведения выступают как промежуточный результат практического применения научно-технических инноваций, всё же конечный результат – это материализация новых идей и знаний, открытий, изобретений, научно-технических разработок в процесс производства для удовлетворения определенных запросов потребителей. Непременными свойствами инновации являются научно-техническая новизна и производственная применимость. Коммерческая реализуемость по отношению к инновации выступает как потенциальное свойство, для достижения которого необходимы определенные усилия и условия. Инновации рассматриваются с разных точек зрения: в связи с технологиями, коммерцией, социальными системами, экономическим развитием и формулированием политики государства. В настоящее время используются два основных понимания инноваций, которые различаются функционально. Технологические инновации – часто синоним термина продуктовые инновации. Продуктовые инновации подразумевают создание новых 89

материалов, новых полуфабрикатов и комплектующих, машин и механизмов в целом, получение принципиально новых продуктов. Таким образом, организации, осуществляющие технологические инновации – это организации, осуществляющие разработку и внедрение новых или усовершенствованных продуктов, работ, услуг, технологических процессов или способов производства. К инновациям относятся те товары, работы и услуги, которые подверглись разного рода технологическим изменениям в течение последних трех лет [1]. Социальные инновации – синоним термина процессные инновации. Процессные инновации влекут за собой улучшение процесса организации деятельности, изменения в управлении предприятием, фирмой. В современных условиях все острее встает вопрос о необходимости грамотного управления инновационными процессами на предприятии, и как следствие этого, о повышении эффективности управленческих инноваций. Именно поэтому крайне важно для любого предприятия, осуществляющего инновационную деятельность, создать определенную четкую систему показателей, позволяющих оценить эффективность инновационной деятельности для управления ею. Инновации – это не только новые технологии, это новаторство каждый день, на своем рабочем месте, это оптимизация затрат, это те улучшения, которые тоже могут дать очень большой эффект российской экономике. У России есть возможности выгодно отличаться от конкурентов, развивая технологии в тех отраслях, где она имеет конкурентное преимущество. Однако в большинстве наукоемких отраслей страны фактически отсутствуют основы даже для простого воспроизводства, что приводит к разрушению производственной инфраструктуры, лишает возможности создания и организации выпуска новой конкурентоспособной продукции. Состояние материально–технической и технологической базы промышленности неудовлетворительное. В условиях катастрофического износа основных фондов их обновление целесообразно осуществлять за счет строительства принципиально новых производственных комплексов и ликвидации старого производственного фонда. В связи с распадом СССР страна утратила статус машиностроительной державы, а девяностые годы прошлого столетия способствовали утрате престижа этой отрасли. Банкротство предприятий, вымывание квалифицированных кадров, старение основных производственных фондов, резкое падение качества выпускаемой продукции – вот далеко не полный перечень болезней, поразивших машиностроение. В итоге его удельный вес в начале века в общем объеме промышленного производства упал с 40 советских процентов до скромных 16 %. В то время как этот показатель в Китае составляет 35 процентов, Италии - 36, Англии, Франции и Канаде порядка 40, Германии - 54, США - 46, Японии - 51,5 процентов [2]. О необходимости перехода на инновационные рельсы развития и проведения тотальной модернизации всех отраслей экономики, в том числе, и 90

машиностроения, на протяжении последнего десятилетия на официальном и неофициальном уровнях было сказано достаточно. И действительно, в настоящее время именно инновации становятся одним из важнейших ресурсов развития современного предприятия. Однако приходится констатировать тот факт, что в основной массе отечественные предприятия по-прежнему неспособны обеспечивать качество и объемы выпускаемой продукции, прибыль, а, следовательно, и конкурентоспособность. Об этом свидетельствует тот факт, что в настоящее время доля РФ на мировом рынке высокотехнологичной продукции ограничивается 0,3÷0,5 % [3]. Это объясняется, прежде всего, тем, что за последние 6 лет доля ассигнований на гражданскую науку из средств федерального бюджета не превышала 3%, а именно доля расходов на науку в 2007 г.– 2,22% к расходам от федерального бюджета; в 2008 г.– 2,14%; в 2009 г. – 2,27%; 2010 г. – 2,35%; 2011 г. – 2,64%; 2012 – 2,56% [4]. Основные трудности в реализации инновационно-технологического потенциала связаны не только с ограниченностью бюджетного и внебюджетного финансирования, но и с нехваткой собственных, заемных и привлеченных средств, поскольку спад производства и постоянный дефицит денежных средств не оставляет возможность для направления ресурсов на инновационную деятельность. Это, безусловно, влияет на уменьшение уровня инновационной активности предприятий, осуществляющих технологические инновации, в общем числе организаций. Так, например, согласно данным статистики при общем, хотя и не значительном, повышении затрат организаций промышленного производства и сферы услуг, осуществлявших технологические инновации, составляют: (2009 год – 399122,0 млн. руб., 2010 год – 400803,8 млн. руб.), наблюдается снижение доли затрат на исследования и разработки (с 99543,2 млн. руб. за 2009 год, до 83318,6 млн. руб. за 2010 год), а также на производственное проектирование (2009 г.– 29239,4 млн. руб.; 2010 г. – 27500,7 млн. руб.). На 6,3% возросли лишь затраты на приобретение машин и оборудования [5]. Весьма тревожным является и то, что наука в России до сих пор так и не стала привлекательным для молодежи занятием, а распределение исследователей по возрастным группам показывает, что наиболее квалифицированные кадры находятся в возрастной категории от 50 до 69 лет. В соответствии со статистической отчетностью распределение исследователей по возрастным группам составляет: на группу 50-69 лет приходится 149 359 чел., в то время как на группу до 29 лет включительно приходится лишь 71 194 человека [6]. Чтобы создавались высококвалифицированные кадры российской высшей школой, требуется не только привлечение наиболее талантливых и способных студентов на определенные специальности за счет обеспечения специальных стипендий, условий проживания студентов, но и соответствующее техническое оснащение учебных лабораторий и классов [7]. В Московской области работает более 2 тысяч малых инновационных предприятий, в том числе: научные центры и предприятия в области 91

космических технологий, ядерной физики, биотехнологий, материаловедения и других областей знаний. Основная отраслевая направленность малых предприятий: машиностроение и металлообработка, нефтяная и газовая промышленность, медицина, информатика и вычислительная техника, приборостроение, электроника, экология [9]. За последние несколько лет потребность таких предприятий в привлечении молодых специалистов возросла. Например, одним из стимулов для молодёжи нашего региона является премии губернатора Московской области в размере 700 тыс. рублей, которые получат в 2012 году 15 молодых ученых за инновационные разработки. На это из бюджета 2012 года планируется выделить 10,5 млн. рублей [10]. Научно-технический комплекс Подмосковья – один из самых крупных среди регионов России. По численности занятых научными исследованиями и разработками Московская область занимает 3 место в России после городов Москвы и Санкт-Петербурга. В Подмосковье сосредоточена пятая часть научных организаций России, где осуществляются научные исследования и прикладные разработки мирового уровня [8]. Одной из таких организаций является Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт Научнопроизводственное объединение «ЛУЧ» (ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ»), которое решает задачи по разработке и обеспечению атомной промышленности тепловыделяющими элементами и основными комплектующими для ядерных энергодвигательных установок, а также является уникальным комплексом современных технологий, включающих работу с монокристаллическими и высокотемпературными материалами. Научные центры Подмосковья имеют широкий спектр специализаций, как в фундаментальной, так и в прикладной науке. Фундаментальные достижения ученых Подмосковья признаны в мире и широко используются в развитых странах. Здесь можно говорить, например, о результатах инновационной деятельности (РИД) предприятий, их инновационной активности. В таблице №1 приведены количественные показатели результатов инновационной деятельности ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ». Таблица 1 Общие сведения о создании РИД Количественные данные по видам охраняемых РИД, ед. Секреты Программы Изобретения производства для ЭВМ (ноу-хау) Год Получено Заявки Патенты Оформлено свидетельств до 2012 51 8 6 в 2010 3 11 21 в 2011 9 4 17 Итого по 12 66 46 6 предприятию: 92

Очень часто в качестве одной из характеристик инновационной активности рассматривается количество выданных патентов, авторских свидетельств. Однако этот показатель не очень хорошо характеризует ситуацию в экономике как из-за разной коммерческой эффективности патентов (многие изобретения никогда не превратятся не только в промышленные изделия, но и в опытные образцы), так и из-за того, что значительная часть новых разработок проходит как "секрет производства" и не патентуется (так как в этом случае необходимо раскрывать слишком много информации, которая не подлежит разглашению). Поэтому относительно небольшое число полученных патентов совсем не обязательно свидетельствует о низкой инновационной активности. В области традиционной ядерной энергетики достаточно сложно объективно оценить успехи в области инноваций в силу значительной закрытости разработок в атомной отрасли, поэтому чтобы увеличить шансы на успех, предприятиям рекомендуется изучать свой и чужой опыт, который позволит понять природу и динамику процесса, закрепляя конкретные методы в своей инновационной деятельности. Следует отметить, что для Московской области актуальны проблемы, которые характерны при развитии инновационной сферы в целом по стране. Так, например, очень остро стоит вопрос экспертной оценки и качественного отбора инновационных проектов и доведение их до этапа коммерциализации. Для Правительства Московской области необходимо конкретизировать потребности региона в научных и технологических разработках и, тем самым, направить техническую и технологическую деятельность в нужном русле. Таким образом, оперативное решение выше обозначенных проблем и созданный научно-технический потенциал области в значительной мере может способствовать повышению конкурентоспособности выпускаемой продукции. Определенные показатели, характеризующие инновационную деятельность, помогают проанализировать способность организации к инновационным решениям и служат определенной мерой успеха предприятия. Показатели же затрат на технологические инновации занимают центральное место в статистике инноваций. Это обусловлено их экономической значимостью, важностью для оценки состояния и перспектив технологического развития. Именно поэтому, основной задачей при внедрении инноваций на современных предприятиях на любом этапе развития является создание собственной системы показателей инновационной деятельности с учетом отечественного и зарубежного опыта, с использованием как количественных, так и качественных показателей. Затраты на технологические инновации представляют собой выраженные в денежной форме фактические расходы, связанные с осуществлением различных видов инновационной деятельности, выполняемой в масштабе предприятия (отрасли, региона, страны). В составе затрат на инновации статистика учитывает текущие и капитальные затраты. 93

Текущие затраты, осуществляемые главным образом за счет себестоимости продукции (работ, услуг), включают: затраты на оплату труда работников, занятых разработкой и внедрением технологических инноваций, отчисления на социальные нужды, а также другие расходы, не относящиеся к капитальным затратам, такие, как затраты на приобретение сырья, материалов, оборудования необходимых для обеспечения инновационной деятельности. Капитальные вложения (долгосрочные инвестиции) – это годовые затраты на создание, увеличение размеров, а также приобретение внеоборотных активов длительного пользования (свыше одного года), не предназначенных для продажи, осуществляемые в связи с разработкой и внедрением технологических инноваций. Они состоят из затрат на приобретение машин, оборудования, прочих основных средства, а также сооружений, земельных участков и объектов природопользования, необходимых для проведения инновационной деятельности. Предприятии ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ" является участником как минимум 3 ФЦП, финансируемых Правительством РФ, поэтому для предприятия характерны капитальные вложения, а также объемы средств направленные на научно-исследовательские разработки. Однако предприятие ведёт и активную деятельность, которая финансируется из собственных средств. В таблицах № 2 и №3 приведены сведения об объемах инновационной продукции предприятия за 2011 и 2012 гг., в которых можно проследить тенденцию незначительного снижения инновационной активности предприятия. Таблица 2 Сведения об объемах инновационной и усовершенствованной продукции в 2011г. За отчетный период (с начала № Наименование 1 полугодие 9 месяцев года п/п показателей нарастающим итогом) Выручка от продажи инновационной 1 продукции, работ, услуг 221 219,58 300 535,00 922 715,47 собственного производства Объем производства 2 инновационной 237 802,01 332 816,00 950 751,47 продукции, работ, услуг

Таблица 3 Плановые сведения об объемах инновационной и усовершенствованной продукции в 2012 г.

№ п/п

Наименование показателей

Выручка от продажи инновационной продукции, работ, услуг собственного производства Объем производства инновационной продукции, работ, услуг

1 полугодие (тыс. руб.)

9 месяцев (тыс. руб.)

За отчетный период (с начала года нарастающим итогом) (тыс. руб.)

214 609,1

269 810,7

892 715,47

231 266,1

301 810,7

910 751,47

В научно-промышленном комплексе успешно реализуются 25 региональных программ развития отраслей промышленности. Правительство Московской области оказывает особое внимание научному комплексу Подмосковья. Так, с помощью Госкорпорации «Росатом», являющейся одним из лидеров по разработке и внедрению инновационных технологий, ведется работа по сохранению и развитию научных центров. За несколько лет объем расходов на разработку новых технологий Госкорпорации «Росатом» вырос с 1,88% до 4,5% что соответствует уровню мировых лидеров в атомной промышленности. «Росатом» планирует вложить значительные средства, которые составляют 8,4 млрд. рублей, в обновление экспериментальной базы своих научно-исследовательских структур. Кроме того, в планах Госкорпорации вместе с Минобрнаукой Российской Федерации вложить семь миллиардов рублей в развитие образования. При этом значительная часть инновационных разработок финансируется не только за счет бюджетных средств или средств Госкорпорации «Росатом», но и за счет средств инвестиционных партнёров, что показывает коммерческую перспективность разработок [11]. Госкорпорация также ежеквартально выделяет премии отличившимся молодым специалистам подведомственных предприятий, исключением не является ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ». Становление предприятия началось с разработки технологий и выпуска экзотических на то время материалов, таких как торий, индий, таллий, галлий, титан, а затем редкоземельных металлов, иттрия и скандия, а также бериллия и циркония. В последующие десятилетия на предприятии были разработаны технологии новых видов высокотемпературных керамических ядерных топлив, конструкционных материалов, разнообразные конструкции 95

высокотемпературных тепловыделяющих элементов (твэл) и сборок на их основе. Одним из ключевых элементов термоэмиссионных ЯЭУ является электрогенерирующий канал (ЭГК), представляющий собой высокотемпературный тепловыделяющий элемент, совмещенный с термоэмиссионным преобразователем тепловой энергии делящегося ядерного топлива в электрическую. В настоящее время на базе ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» разработана уникальная инновационная технология изготовления длинномерных упрочненных монокристаллических оболочек твэл для ЯЭДУ мегаваттного класса. В соответствии с комплексом жёстких технических требований, обозначенных в техническом задании, внедрение технологии проходит с применением новых технических решений, современного оборудования и использованием технологических средств собственных разработок. Разработанная во ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» комплексная технология получения тонкостенных длинномерных трубчатых оболочек включает в себя ряд основных технологических операций: получение штабиков на начальном этапе, затем проведение работ по выплавке монокристаллических длинномерных оболочек с их последующей механической обработкой. 1. Процесс изготовления штабиков как и любая операция рассматриваемого технологического процесса требует больших затрат времени, человеческих ресурсов и высокой точности в процессе работы. Поэтому, для того что бы обеспечить: – дистанционное наблюдение автоматизированного управления процессами в круглосуточном режиме работы; – достаточный объем сырья для следующих этапов технологии; – высокий уровень эффективности производства за счет обеспечения воспроизводимости процесса (требуемых характеристик готовых изделий); – исключение ошибок оператора, было принято решение о внедрении в производство системы автоматизированного централизированного контроля за параметрами технологических процессов (САЦК). Составляющими элементами (САЦК) являются: информационная система (информационные линии, промышленная ЭВМ); измерительная система (расход воды в охлаждающей системе давления, мощность нагревателя, регулятор температуры) и система видеонаблюдения. Затраты на приобретение такой системы равны – 500000 р., монтаж – 200000 р., разработка ПО – 300 000 р. Система автоматизированного централизированного контроля за параметрами технологических процессов обеспечивает возможность работы одновременно 4 установок, что позволит увеличить объем необходимого сырья для последующих этапов в 2,5 раза. 2. Процесс выплавки монокристаллических длинномерных оболочек также был подвергнут автоматизации: САУ (система автоматического управления) – 1 установка и 4 установки БЗП (бестигельной зонной плавки). 96

Стоимость таких установок 5000 т. р. и 30000 т. р., соответственно. Такие затраты на принципиально новое оборудование обусловлены определёнными потребностями: – выпуском необходимого объема продукции с точными техническими характеристиками (большая длина, стрела прогиба ~ 1 мм, d =±0,5 мм, отклонение диаметра от номинального значения не более 0,5 мм); – получением длинномерных изделий высокого качества с минимальной последующей механической обработкой. – сокращением количества персонала до 1 человека для ведения такого процесса в автоматическом режиме. Это позволило высвободить 5 человек, ранее занятых в ручном способе контроля процесса выплавки монокристаллических изделий, и дать возможность таким сотрудникам больше времени посвятить научной деятельности, что несомненно, в будущем, принесёт положительный результат. 3. В процессе механической обработки монокристаллических сплавов происходят постоянные сколы обрабатываемой поверхности и поломки режущих кромок инструментов, а при получении тонкостенных длинномерных трубок их использование и вовсе невозможно. Поэтому был сделан выбор в направлении более эффективного способа электроэрозионной вырезки, с предварительно полученным сквозным технологическим отверстием и с последующим электрохимическим полированием внутренней и наружной поверхности трубы. Работы для достижения требуемых характеристик готовых изделий будут выполнятся на специализированном современном оборудовании (фирма Sodick (Япония)), стоимость которого составляет от 3500 т. р. до 5000 т. р., достигаемая точность и шероховатость обработки на таком оборудовании составляет:  копировально-прошивочные операции – 5-7 мкм на 300 мм;  электроэрозионное вырезание – до 1 мкм на 300 мм;  шероховатость поверхности - Ra=0,03 мкм.

Новизной в предлагаемой технологии является способ электроэрозионной вырезки внутреннего контура трубы по всей длине заготовки с предварительно полученным сквозным технологическим отверстием для заправки проволоки и с последующим размерным электрохимическим полированием внутренней и наружной поверхностей трубы. Оборудование, а также разработанная оснастка для получения оболочек длиной более 500 мм являются уникальными и унифицированными. В ходе поставленной задачи на данный момент: - найден новый эффективный способ получения упрочненных монокристаллических трубчатых оболочек; - отработаны технологические режимы на всех этапах получения трубчатой оболочки; - определены оптимальные параметры основных технологических операций изготовления монокристаллической трубы; - осуществлена разработка технологии получения длинномерной упрочненной заготовки; - разработана оснастка для электроэрозионной и электрохимической обработки заготовок; - получены образцы трубчатых оболочек длиной 100, 200, 300 мм из упрочненного монокристаллического сплава W-3%Та, с применением инновационной технологии. Технология изготовления длинномерных упрочненных монокристаллических оболочек твэла является уникальной и требует тщательной подготовки производства, оборудования и квалифицированных сотрудников, поэтому в настоящее время не представляется возможным рассчитать экономический эффект от внедрения такой разработки в производство. Возможно говорить о следующих прогнозах: Для проведения инновационной политики на предприятии было рассмотрено два варианта развития событий: 1. Глубокая модернизация. 2. Замена морально устаревшего оборудования, в связи с ростом технологического прогресса, новым. В ходе проведения оценки производительности, сравнительного анализа эффективности работы имеющегося оборудования и вновь приобретаемого, с помощью рассмотренных технических характеристик, было принято решение о выборе второго пути в направлении технического перевооружения и обновления технологической базы предприятия, осуществить которое возможно в рамках одной из ФЦП, так как процесс глубокой модернизации требует больших затрат на замену или ремонт инфраструктуры устаревшего оборудования, что нецелесообразно в условиях быстрого роста технологического прогресса. В современных условиях жесткой рыночной конкуренции отечественным промышленным предприятиям жизненно необходимо выбрать инновационный путь развития для обеспечения конкурентоспособности на мировом и 98

отечественном рынках. Для обеспечения высокого уровня конкурентоспособности промышленным предприятиям региона необходимо обеспечить тесное сотрудничество науки и производства с акцентом на высокотехнологичность. Особенно это актуально для машиностроения, в условиях ускоренной интеграции в мировую экономику. Литература 1. Россия в цифрах. 2010: Крат.стат.сб./Росстат- M., 2010 - 558 с. 2. http://www.umpro.ru. 3. Пруданова Е.В. "Влияние инновационных показателей на повышение эффективности стратегических решений". 4. Наука России в цифрах:2011.Стат.Сб.-М.:ЦИСН, 2011. 5. Наука России в цифрах:2011.Стат.Сб.-М.:ЦИСН, 2011. 6. Наука России в цифрах:2011.Стат.Сб.-М.:ЦИСН, 2011. 7. Пруданова Е.В. "Характеристика современной инновационной стратегии российской экономики". 8. http://www.mbmo.ru/innov.shtml. 9. Пруданова Е.В. "Оценка инновационной деятельности Московской области". 10. http://www.innovbusiness.ru/NewsAM/newsamshow.asp?id=17808. 11. http://www.regnum.ru - информационное агентство "REGNUM".

Савлучинская А.В. БИЗНЕС-ИНКУБИРОВАНИЕ КАК АКТИВНЫЙ МЕТОД ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ – БУДУЩИХ МЕНЕДЖЕРОВ И ФАКТОР РАЗВИТИЯ НЕКОММЕРЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ Краснодарский государственный университет культуры и искусств, Краснодар, Россия Savluchinskaya A.V. BUSINESS INCUBATOR AS THE ACTIVE METHOD OF TRAINING OF STUDENTS – FUTURE MANAGERS AND THE FACTOR OF DEVELOPMENT OF NON-PROFIT ORGANIZATIONS Krasnodar state university culture and arts, Krasnodar, Russia На развитие отечественной экономики и стабилизующих ее процессов оказывает все большее влияние малый бизнес. Малый бизнес на рынке труда с учетом его все возрастающей напряженности остается главным источником создания рабочих мест. В условиях создания предприятия будущий предприниматель сталкивается с целым комплексом практических проблем. Природа такого рода проблем взаимосвязана и при столкновении усиливает друг друга. При столкновении с трудностями у предпринимателей в 99

большинстве случаев пропадает желание работать и развивать свой бизнес. Даже те, кого не испугали трудности на первых же шагах, делают ошибки, снежным комом накапливающие высокие затраты и, как следствие, неоправданные кредиты. Бизнес-инкубатор на сегодняшний день является одним из самых современных и эффективных инструментов поддержки малого бизнеса. Большинство предпринимателей вынуждены тратить много сил и времени на решение организационных вопросов, таких как поиск помещений для производства и офиса, организацию связи, приобретение вычислительной и оргтехники, поиск квалифицированных бухгалтерских, юридических и прочих услуг. Концепция бизнес-инкубации получила свое развитие около 50 лет назад. В общем виде бизнес-инкубаторы выполняют функцию специализированного подразделения вуза, способствующего и обеспечивающего оптимальными условиями для развития и благоприятной среды для начинающих и развивающихся малых предприятий и оказывающие сервисные услуги. Назначение студенческого бизнес-инкубатора неразрывно связано с решением актуальных задач воспитания нового поколения инициативных, творчески мыслящих, теоретически подготовленных специалистов – начинающих предпринимателей. Отличие студенческих бизнес-инкубаторов от других организационных структур в том, что здесь активно поддерживается и формируется инициатива, любая творческая идея может найти понимание и помощь в реализации с момента своего зарождения. Условия современной реальности таковы, что еще, будучи студентами, молодые люди задумываются о своей конкурентоспособности на рынке труда, а это означает, что одной теоретической подготовки недостаточно, чтобы соответствовать сегодняшним реалиям. Студенты имеют четкую направленность на достижение результата в своей будущей профессиональной деятельности, и идея бизнес-инкубатора как нельзя лучше позволит войти в современный мир инновационной экономики и предпринимательства. Среди профессорско-преподавательского состава вузов в последнее время наметилась тенденция к расширению сферы своей деятельности путем предложения, разработки и реализации новых, более усовершенствованных видов и форм основного и дополнительного образования. Такое нововведение напрямую влияет на профессиональный рост студентов и выпускников, а также повышению качества и уровня образования. К сожалению, не все факультеты и специальности имеют возможность включать в процесс обучения дисциплины, связанные с развитием навыков, необходимых для ведения предпринимательской деятельности. Эти обстоятельства существенно влияют на количество успешно существующих организаций, работающих в рамках образовательной сферы. Бизнес-инкубатор в условиях высшего профессионального образования может способствовать решению подобного рода проблем. 100

Так, в рамках Краснодарского государственного университета культуры и искусств, планируется создание новой структурной единицы – бизнесинкубатора на базе факультета экономики и управления. В тесном сотрудничестве со студентами ведущие преподаватели факультета готовы к реализации принципиально нового проекта в жизни университета. Разработанная концепция данного мероприятия включает в себя отраслевые особенности вуза, а именно социокультурную сферу. Следует отметить, что интересы бизнес-инкубатора не ограничиваются помощью выпускникам смежных с бизнесом специальностей. Будущим участникам бизнес-инкубатора интересно сотрудничать со студентами и выпускниками других факультетов и помогать реализовывать такого рода проекты, как: художественные выставки, фестивали искусств, дизайна, моды, творческие конкурсы; организация концертов сценических ансамблей, создание шоу-театра. Предварительный мониторинг интереса к проекту бизнес-инкубатора среди студентов творческих специальностей выявил потребность помощи в создании широкого спектра некоммерческих организаций и объединений, так необходимых сегодняшней творческой молодежи для возможности реализовать и проявить себя. Например, помощь в создании творческих коллективов и союзов, вокальных и инструментальных ансамблей, союза художников и многих других. Среди прочих, к вопросам организации и первоначальной помощи в собственном бизнесе, явный интерес проявили студенты специальностей маркетинга и туризма, индустрии досуга и развлечений. Опираясь на статистические данные, можно судить о достаточной эффективности данного вида деятельности, а именно, примерно от 65-75% выпускников инкубаторов успешно осуществляют свою деятельность еще минимум 3 года, в то время как среди «невыращенных» компаний около 70% погибают в первые полтора года своего существования. В связи с этим, считаем достаточным научное и практическое обоснование создания бизнес-инкубатора в Краснодарском государственном университете культуры и искусств.

Самсонова Н.И. СИСТЕМА СОВРЕМЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЕМ Комитет общего и профессионального образования Ленинградской области Ленинградский областной институт развития образования Санкт-Петербург, Россия Samsonova N.I. MODERN COMMUNICATIONS SYSTEM MANAGEMENT EDUCATION Committee of common and professional education of Leningrad region Institution of development education of Leningrad region St-Petersburg, Russia 101

С начала развития Ленинградской областной корпоративной образовательной сети (ЛОКОС) в практику всех уровней управления образованием Ленинградской области регулярно вводятся новые сетевые технологии. Однако существующий уровень информатизации административной деятельности нельзя назвать удовлетворительным. Основной «продукт» управленческой деятельности – это управленческое решение. В свою очередь качество управленческого решения полностью зависит, с одной стороны, от достоверности и оперативности информации, на основе которого оно принимается, а с другой стороны, от того, насколько широко и открыто шла подготовка этого решения, как учитывалось мнение заинтересованных участников. Очевидно, что достижение высокой степени качества без использования современных технологий невозможно. Рассмотрим основные этапы работы руководителя и назовем основные возможности IP-телефонии, которые наиболее часто могут использоваться в управлении образовательными системами. 1. Сбор информации. Как правило, в системе образования информация собирается от значительного числа субъектов. Форма представления данных соблюдается крайне неудовлетворительно. Частой практикой является несоответствие ответа задаваемому вопросу. График представления сведений не соблюдается. Значительное число перечисленных проблем снимается за счет использования информационных систем, имеющих web-интерфейс. В этом случае лицо, представляющее сведения, может их сравнить с данными, представленными коллегами из других образовательных систем. Уже сегодня почти все системы отражают дату последних изменений. Данный элемент может быть рассмотрен как связующее звено между существующей базой данных и формируемой системой коммуникаций. Информация об обновлении/пополнении может автоматически поступать на IP-телефон специалиста. 2. Обработка и анализ информации. Для обработки информации обычно используются различные аналитические системы и приложения. Содержание этой работы, как правило, не подразумевает какие-либо коммуникации и выполняется автономно. Однако возникают ситуации выявления нетипичных или непредвиденных результатов, предполагающих получение уточнения или подтверждения от отдельных субъектов. При этом такие обращения должны быть минимизированы по времени, т.е. дозваниваться по телефону или писать развернутое электронное письмо является неэффективным средством. Для таких случаев требуется практика системы голосовых сообщений. 3. Разработка плана мероприятий. Основные требования по этому этапу – открытость, привлечение к участию и обсуждению концепции планируемых действий максимально 102

широкой аудитории. В настоящее время соблюдение этого требования осуществляется посредством web. Однако такие средства исключают возможность участия пассивных пользователей Интернета и людей, не располагающих доступом к сети по разным причинам. При этом пользоваться обычным телефоном и возможность позвонить имеет абсолютное большинство населения. Нашей рекомендацией является создание для таких нужд виртуальных приемных посредством голосовых порталов, интегрированных с общей коммуникационной системой. 4. Реализация плана мероприятий На данном этапе специалисту в большей степени приходится общаться с различными категориями участников, в т.ч. и по телефону. Следовательно, основная проблема из числа часто возникающих – это дозвон. И современные средства позволяют автоматизировать этот процесс, система сама будет осуществлять дозвон по всем существующим номерам телефонов (стационарным внутренним и внешним, мобильным). Другой, возникающей на данном этапе потребностью, является необходимость проведения регулярных планерок, коротких совещаний по текущим вопросам. Для таких мероприятий, очевидно, нет необходимости очного присутствия, а достаточно подключения в режиме аудиоконференцсвязи. Чтобы запланированная работа выполнялась в установленный срок? предпочтительно поручить автоматизированным средствам это отслеживать. Наиболее известные продукты-«планировщики», как правило, свободно интегрируются с приложениями для телефонов Cisco. Подводя итог, отметим, что качество и эффективность управления зависит от применяемых коммуникаций. Поскольку увеличивающиеся разновидности коммуникационных средств влекут не уменьшение, а увеличение временных затрат, направленных на последовательное их применение до получения требуемого результата. Таким образом, чем больше новых коммуникационных систем и средств появляется в отраслевой практике, тем острее становится задача обеспечения их интеграции.

Сикерин А.В. ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ УТВЕРЖДЕНИЯ КАК СРЕДСТВО АНАЛИЗА ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ПОВЕДЕНИЯ МНОГОПОТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова, Россия, Алтайский край, Барнаул Sikerin A.V. BOUNDING CONDITIONS AS TOOL FOR ANALYSIS OF DETERMINISTIC BEHAVIOR OF MULTI-THREADED INTERACTIONS 103

Параллельная система есть взаимодействие между элементами множества T  {mThread , t1 , t2 ,...} и множества O  { program, o1 , o2 ,...} . Объект o  O относится к классу из множества Cls  {System, c1 , c2 ,...} . Класс определяет множество операций Ops (c) , которые может выполнять поток t  T над объектом. Разметим фрагмент кода операции op метаинформацией о состоянии Stateop ,c - уникальным идентификатором кортежа op, c . Выделим три вида переходов: последовательный (call-)переход, асинхронный (fork-)переход, возвратный (return-)переход. Call-вершина имеет множество исполняемых переходов и возвратный переход. Примитивы модели изображены на рис.1.

Рис. 1. Примитивы автоматной модели: a - синхронная call вершина, б асинхронная call вершина, в - последовательный переход, г - асинхронный переход, д - возвратный переход Определим формально множества вершин для автомата и свяжем их соотношениями, на их основе введем определение параллельного автомата:



S all 

Sopall,c - множество состояний системы

cCls opOps ( c ) call

Sopall,c  Sop, c  Fop ,c  Sopmark , c  S op , c - множество состояний операции op , c S call  S call , sync  S call , async - множество call-вершин



S call , sync 

, sync Socall - множество синхронных call-вершин p ,c

cCls opOps ( c )



S call , async 

Sopcall,c, async - множество асинхронных call-вершин

cCls opOps ( c )



S mark 

Sopmark , c - множесто состояний, размеч енных мета-информацией

cCls opOps ( c )



S start 

Sop ,c - множество начальных состояний

cCls opOps ( c )

S finish 



Fop ,c - мноество конечных состояний

cCls opOps ( c ) call , async

call , sync Sopcall,c  Sop  S op ,c ,c

- множество call-вершин для оперции op, c .

Параллельным автоматом A назовем автомат вида (2):

104

(1)

A  (S all ,  , Smain , F  {Fmain }, T  T1T2 T3 ), где Smain , Fmain  S all , T1 , T2 , T3  множество call-,fork-,return-переходов,

  функция переходов :



(2)

all call (Sopmark T1  S start ,c  Sop ,c )  T1  Sop, c , S

cCls opOps (c )

S call , sync  T2  S start ,



Sopcall,c T3  Sopall,c .

cCls opOps ( c )

Введем нерефлексивный частичный порядок  S на S [1,2]. t S1, S 2  S : S1  s S 2  t  T1 T2 , где S1   S 2.

(3) t op ,c

Исполнение t  T состояния S op ,c , обозначим S . Exec( A) есть множество историй исполнения для A . История исполнения – это конечная последовательность H  (h1 , h2 ,..., hn ) , где hi - некоторое потоковое исполнение. Согласно (4) введем нерефлексивный частичный порядок  S T на S T  S  T : (4) Согласно (5), операции opA, c1 и opB , c2 немонопольные существует H  Exec( A) , обеспечивающая их параллельное исполнение. t t SopA,c1  S SopB ,c 2  t  T : SopA , c1  S T S opB , c 2

opA, c1

t1 t2  SopA , c2  S opB , c2 и opB, c2  немонопольны  (t1 , t 2  T ) :  t t1 2  SopB ,c2  FopA,c2



(5)

Зададим систему ограничивающих условий для потоковых исполнений. Отношение  S T получено из (4), и задано ограничивающими условиями. Если объединенная система неравенств совместна, то получим недопустимое исполнение, так как оно обеспечивает выполнение ограничивающих условий без нарушения работы приложения. Рассмотрим объединенную систему неравенств как граф G  (V , E ) , где V  S T , E - пары связанных отношением  S T . Система совместна  граф G ациклический. Выполним топологическую сортировку, полученный граф назовем линеаризацией историй выполнения параллельного автомата. Примеры параллельной системы (задача о транспонировании) и параллельного автомата представлены на рис. 2., 3.

Рис. 2. Задача транспонирования матрицы 105

Рис. 3. Параллельный автомат многопоточного приложения Литература 1. M. Musuvathi, S. Qadeer, T. Ball. Finding and reproducing heisenbugs in concurrent programs. // USENIX Association, 2008. — Pp. 267–280. 2. В.С. Мутилин. Метод проверки линеаризуемости многопоточных Java программ. // Труды Института системного программирования РАН, 2009., том 16, — С. 89-106.

Ткешелашвили Г.В., Дзоценидзе М.Д., Кипиани Л.Г., Паресишвили С.К. К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ Грузинский технический университет, Тбилиси, Грузия Tkeshelashvili G., Dzotsenidze M., Kipiani L., Paresishvili S. ON ISSUE OF THE EVALUATION OF ECONOMIC EFFECT OF ENGINEERING DECISIONS Одним из основных частей процесса инжиниринга считается определение экономической целесообразности принятия инженерных решений (строительство, создание мощностей, внедрение новой техники, модернизация существующих технических средств, внедрение средств автоматизации и механизации и т.д.). Любое мероприятие и действие в бизнесе теряет смысл, если оно не даёт экономического эффекта. Поэтому практическая реализация каждого решения должна быть обоснована экономически, или предварительно должны быть рассчитаны те ожидаемые финансовые результаты, которые должны быть получены при внедрении данных мероприятий. Для выше отмеченного на практике применяются методы “оценки экономической эффективности новой техники и капитальных вложений”. Они предусматривают т.н. вычисление абсолютного и относительного экономического эффекта, отчёт периода времени возмещения затрат и определение условно-годового экономического эффекта. В этих расчётах применяются два коэффициента, который часто называют “нормативным” из-за

106

того, что в условия централизованного управления экономикой величины коэффициентов определялись нормативно.1 Для примера самое общее равенство для расчёта условно-годовой экономической эффективности имеет вид = [( − ) − ( − )] = (∆ − ∆ ) ∙ , (1) где и - удельные себестоимости продукции, соответственно, до проведения технического мероприятия и после него; и удельные величины инвестиций - капитальных вложений, соответственно, до проведения технического мероприятия и после него; ∆ - экономия себестоимости (затрат); ∆ – дополнительные капитальные вложения; N – производственная программа; - нормативный коэффициент эффективности. Так же, подобно (1), в периоде длительного осуществления инвестиций, когда внедрение мероприятий требует нескольких лет (например, строительство новых производственных мощностей) для приведения инвестиций к одному времени применяют равенство =∑ и = !( ) , (2) где К – объём приведённых инвестиций; - величина осуществлённых за i – ый год инвестиций; t - период времени осуществления инвестиций в годах; а – коэффициент приведения инвестиций, величина которого в настоящее время принимается равной 0,8. Применение отмеченных коэффициентов в расчётах обусловлено тем обстоятельством, что в условиях длительного вложения инвестиций, до получения результатов мероприятия, имеет место “замораживание” финансовых средств, которые, согласно принципу альтернативности экономики, могут быть использованы по иному назначению. Приведённые примеры указывают на то обстоятельство, что расчётные и реальные величины эффекта значительно различаются, и для уменьшения этой разности в практику привносят коэффициенты, которые носят условный характер и, исходя из их нормативности, не всегда могут отражать реальные обстоятельства дела. Кроме того, коэффициенты устанавливаются централизованно, и их величина не изменялась, и поныне не меняется в течение ряда лет, несмотря на то, что стремительно меняются условия хозяйствования, и бизнес нестабилен, что выражается в разнице темпов инфляции и процента банковского кредита, в изменении процентов выплат по депозиту. Исходя из этого, на повестку дня ставится нахождение такой формы методики расчёта 1

см.: ТИПОВАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ. МОСКВА: 1969; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА (ГОССТРОЙ СССР) ИНСТРУКЦИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ НОВОЙ ТЕХНИКИ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И РАЦИОНАЛИЗАТОРСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ. СН 509-79. Утверждена постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 13 декабря 1978 г. № 229; Wang Yuehan, Ge Shirong, YuehanWang. Mining Science and Technology. London. 2004. Richard Michael Cyert, David C. Mowery, Committee on Science, Engineering, and Public Policy (U.S.). Panel on Technology and Employment. The impact of technological change on employment and economic growth. Washington, D.C. 1988; Financial Performance and Intellectual Capital Efficiency. Muhammad Makki, Suleiman Lodhi – 2010 -116 pages; From Capital Market Efficiency to Behavioral Finance. Markus Bruetsch. Berlin. 2009. 52 pages и др.

107

экономического эффекта инвестиций, которая, по возможности, полно отражала бы существующую реальность, и полученные расчётами величины соответствовали бы фактической величине эффекта. Методике расчёта эффективности уделяли внимание многие учёныеэкономисты, в том числе, и грузинские учёные 2 , хотя желаемого результата пока ещё не удаётся достичь. Главнейшее противоречие заключается в существовании в расчётах двух коэффициентов (Еп и а), хотя дело не только в самих коэффициентах, а в том, насколько реально отражают они фактическую величину процента. Первым делом расссмотрим коэффициент а. Он предназначен для приведения выполненных в длительном периоде инвестиций к одному уровню времени, в частности, до того периода, когда инженерного или любого иного технического характера мероприятия начинают приносить результат. Обозначим этот момент времени через Т0. Допустим, что осуществление инвестиций начнётся на 5 лет раньше Т0, инвестиции первого года инвестирования обозначим через К5, последующего года – К4 и так далее, инвестиции последнего года обозначим через К1, тогда суммарная номинальная величина осуществленной инвестиции = + + ⋯+ =∑ , (3) или в общем виде =∑ , (4) где i – продолжительность времени инвестирования в годах. В равенстве (2) взятый при расчёте коэффициент а считается постоянной величиной и не изменяется в течение всех п-ых лет. Считаем, что коэффициент а должен отражать темп инфляции с течением времени и, при замораживании в ожидании результата, его необходимо увеличить в соответствии с объёмом инвестиций, так как в период остановки его возможно будет применить по какому-либо альтернативному направлению, которое сравнительно быстро принесло бы результат, хотя бы существуя в виде депозита в коммерческом банке. Поэтому коэффициент а должен быть дифференцирован по годам и он должен отражать величину инфляции. Если приведённое суждение примем за правдивое, тогда необходимо коэффициент а приравнять к коэффициенту инфляции за тот год, когда была осуществлена инвестиция и за каждый последующий год, т.е. за T0-i год инвестирования номинальный объём инвестиций необходимо принять как следующую величину: = К! ∙ , (5) а

где а – существующий за Т год коэффициент инфляции3. К объёму замороженной за последующий год инвестиции необходимо добавить ещё и вызванные инфляцией потери, и так далее, за каждый 2

см. труды: А. Гуния, Г. Чикваидзе, Г. Ткешелашвили, Н. Дидишвили На практике инфляцию определяют в процентах, хотя перевод в проценты коэффициента не представляет никакой сложности. Так например, если инфляция составляет 10%-ов, коэффициент инфляции будет равен 0,1, в случае 12%-ой инфляции – 0,12 и так далее. 3

108

последующий год до наступления результата осуществления инвестиции. Таким образом, (5) в примет следующий вид: =∑ , a = К! ∙ , (6) а

где К - номинальная величина осуществленной за какой-либо год инвестиции до наступления результата от вложенной инвестиции, а а - объём существующей за тот же год инфляции. Для иллюстрирования существующей и предложенной методик приведём пример. Скажем, для построения каких-либо производственных мощностей требуется 3 года. За каждый год объём инвестиции составляет 1 миллион лари, или в сумме 3 миллиона лари. К началу инвестиции инфляция составила 10%, за последующий год – 12%, а за третий год – 11%. Тогда, приведённая к первому году инвестиция будет: 1,111 ∙ =1,111, за второй год ,

1∙

=1,262, а за последующий третий год – 1,262 ∙

=1,418, или

инвестиция 1 миллион лари к моменту наступления результата выросла на 428 тысяч лари и составила 1, 418 миллионов лари. Подобным расчётом, инвестиция 1 миллион лари за второй год станет к моменту наступления результата 1,276 миллион лари, за третий год инвестиция 1 миллион лари – 1,136 миллион лари, что в сумме составит 3,83 миллиона лари. В случае расчёта по существующей методике получим инвестицию первого года 1,086 миллиона лари, ту же инвестицию за второй год – 1,189 миллионов лари, к третьему году – 1,292 миллионов лари. Инвестиция второго года станет 1,189, а третьего года – 1.06, что в сумме составит – 3,57 миллионов лари. Или в расчётах получили погрешность 0,260 миллионов лари. В предложенной методике объём приведённой инвестиции принимаем сравнительно большим, чем при расчёте по существующей методике, что вызвано высоким темпом инфляции в нашем случае, в противном случае получили бы ещё меньшее число. Такое суждение соответствует реальности, так как крупные инвесторы всегда заинтересованы вкладывать деньги в те страны и в ту валюту, которые характеризуются сравнительно низким уровнем инфляции. Вышеприведённое суждение касается приведения номинального значения инвестиции к реальной величине. После этого рассмотрим соответствие коэффициента эффективности Еп в определяющем равенстве (1) с так называемым условно-годовым экономическим эффектом реальной ситуации. Нормативная величина эффекта принята для того, чтобы сократить величину эффективности на ту величину минимального эффекта, который может быть получен в самой низкоприбыльной сфере инвестирования. Указанная нормативная величина различается по отраслям промышленности. В машиностроении она равна 0,15, в лёгкой промышленности – 0,2, металлургии – 0,12, и так далее. На сегодняшний день этот норматив не носит обязательного характера, хотя по инерции практически применяется для экономического обоснования все инженерных решений. 109

Коэффициент эффективности Еп на сегодняшний день не называется нормативным, так как приятие такого норматива и его обязательный характер давно уже канули в Лету. Лучше было бы его назвать просто коэффициентом эффективности или коэффициентом минимальной эффективности. Последнее наиболее полно характеризует назначение данного коэффициента. Проблематичность вопроса выражается в установлении приведённого уровня минимальности. Считаем, что в этом случае исходную точку должен представлять процент банковской выгоды. Указанное оправдано двумя обстоятельствами: 1. Инвестор всегда может внести существующие финансовые средства на депозитный счёт коммерческого банка и получить сответствующую вкладу выгоду. Вместе с тем, такое вложение финансов менее рисковано, чем вкладывание в другие сферы экономики; 2. Часто инвестиция в ту или иную сферу экономики осуществляется не столько собственными средствами, а банковскми кредитом. Естественно, банки при кредитовании требуют процента за кредит и его обеспечения, поэтому для экономического обоснования необходимо учитывать в ожидаемом эффекте банковскую “долю”, и расчёты должны осуществляться соответствующим образом. Банки устанавливают различную процентную величину для депозитов и кредитов. Так как в процессе инвестирования основным являются величины процентной ставки на выданные кредиты, поэтому значение коэффициента должно совпадать с этим процентом. В различных странах величина процентной ставки различна, поэтому в экономическом обосновании учитываются показатели банковско-кредитной системы той или иной страны. На основе вышеприведённого суждения в равенстве (1) коэффициент Еп заменяется на коэффициент Ер, который отражает усреднённое значение банковского процента в конкретной стране и формулируется следующим образом: = ( − ) − р( − ) = ∆ − р∆ ∙ . (7) Применение равенств (6) и (7) придаст большую точность экономическому обоснованию инженерных расчётов. Применение этой формулировки возможно не только для конкретных инженерных решений, но вообще для осуществления любого вида инвестиции. Приведённое суждение позволяет сделать заключение, что в государстве, в котором уровень инфляции и банковского кредита меньше, возможно получение более высокого экономического эффекта и создание лучших условий для осуществления инвестиций. Согласно данным национальной статистической службы Грузии инфляция за 2009 год в Грузии составила 1,7%, за 2010 год – 7,1%, а за 2011 год – 10,9%.4 В то же время ставка банковского кредита в Грузии всё ещё остаётся одной из самых высоких в мире. У нас она колеблется в пределах 16-18 процентов, тогда 4

см. Инфляция в Грузии, сентябрь 2011 года, национальная статистическая служба Грузии, стр. 2. Сайт:www;//www.geostat.ge/cms/site_images. Перепроверено 04.10.2011.

110

как в государствах Евросоюза она не превышает 4 процентов, а в США она ещё более низкая – 2-3,5 процента, поэтому естественно, что эти показатели отражаются на объёмах инвестирования. По данным той же национальной статистической службы Грузии инвестиции в основной капитал составили за 2008 год 1563962,4, за 2009 год – 658400,6 , за 814496,6 тысяч долларов США5. Или, налицо сокращение объёма привлечения инвестиций, что соответствует предложенной методологии. Литература 1. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений. Москва: 1969. 2. Государственный комитет CCCр по делам строительства (госстрой CCCр) инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. сн 509-79. Утверждена постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 13 декабря 1978 г. № 229. 3. Richard Michael Cyert, David C. Mowery, Committee on Science, Engineering, and Public Policy (U.S.). Panel on Technology and Employment. The impact of technological change on employment and economic growth. Washington, D.C. 1988. 4. Financial Performance and Intellectual Capital Efficiency. Muhammad Makki, Suleiman Lodhi – 2010. -116 p. 5. From Capital Market Efficiency to Behavioral Finance. Markus Bruetsch. Berlin. 2009. -52 p. 6. Инфляция в Грузии, сентябрь 2011 года, национальная статистическая служба Грузии, стр. 2. Сайт:www;//www.geostat.ge/cms/site_images. перепроверено 04.10.2011. 7. Прямые иностранные инвестиции в Грузии. национальная статистическая служба. Сайт:www;//www.geostat.ge/?action=page&p_id=139&lang=geo. перепроверено 04.10.2011.

См. Прямые иностранные инвестиции в Грузии. Национальная статистическая Сайт:www;//www.geostat.ge/?action=page&p_id=139&lang=geo. Перепроверено 04.10.2011.

111

служба.

Ушаков А.П., Озеров А.В., Далингер Я.М., Петров А.И. ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННЫХ ГТД ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Университет гражданской авиации», Санкт-Петербург, Россия Ushakov A.P. LASER BASED CONDITION DIAGNOSTIC TECHNOLOGY FOR AVIATION GAS TURBINE ENGINES Saint-Petersburg State Civil Aviation University, Saint-Petersburg, Russia В практике эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) воздушных судов (ВС) принято разделять отказы на постепенные и внезапные. К постепенным относят изменение свойств узлов и деталей во времени (старение, износ, коррозия и т.д.), а к внезапным - внешнее воздействие (например, попадание птиц в двигатель) или проявление конструктивных и технологических дефектов под влиянием повышенных динамических нагрузок. На самом деле появление внезапных дефектов конструктивного или технологического характера в большой степени обусловлены несовершенством применяемых в авиации методов диагностики. В последние годы широкое развитие получили высокоэффективные методы вибродиагностики применительно, в основном, к стационарным машинам и механизмам, у которых есть доступ к информативным точкам контроля на внешнем корпусе и возможность жесткого крепления вибропреобразователей к корпусным конструкциям. Существующие в авиации методы контроля вибрации не позволяют выявлять дефекты на самых ранних стадиях развития из-за ограниченного частотного диапазона виброизмерений, связанных с установочными резонансами и невозможности доступа к наиболее информативным точкам контроля всех основных узлов ГТД, например, при наземном запуске. Как показал опыт работы авторов, использование лазерных технологий в методах виброакустической диагностики авиационных ГТД позволяет преодолеть вышеуказанные трудности. Исследования подтвердили, что применение бесконтактных методов измерения и анализа высокочастотной вибрации в процессе наземного запуска ГТД в составе воздушного судна позволяет использовать мощный потенциал узкополосного спектрального анализа прямого и преобразованного спектров и вероятностные характеристики измеренных сигналов в информативных полосах частот [1]. Направляя последовательно луч лазера на корпуса основных узлов ГТД и приводных агрегатов можно получить полный виброакустический портрет ГТД, а также проследить трендовые характеристики вибрации при регулярных измерениях, совмещенных с периодическим осмотром материальной части в процессе эксплуатации двигателей. 112

Рис.1. Фото процесса измерения вибрации ГТД при наземном запуске В качестве примера на фото рис. 1. представлен момент лазерной вибродиагностики состояния ГТД Д-30КУ-154 самолёта ТУ-154М при наземном запуске, а на рис.2. результаты измерения трехмерного спектра вибрации задней опоры двигателя Д -30КУ- 154 на переменном режиме. Видно резонансное увеличение вибрации, связанное с прохождением критической частоты вращения ротором каскада высокого давления

113

Рис.2. Трехмерный спектр вибрации задней опоры двигателя в процессе запуска Выводы: 1. Экспериментально подтверждено, что использование лазера в сочетании с цифровым спектроанализатором позволяет увеличить разрешающую способность вибродиагностического анализа в области высоких частот, ускорить процесс съема информации с различных точек поверхности двигателя и, тем самым, существенно сократить время проведения оперативного контроля состояния ГТД при наземных запусках, и предупредить появление внезапных отказов. 2. Обоснована эффективность применения лазерного вибропреобразователя для бесконтактной диагностики технического состояния авиационного газотурбинного двигателя и приводных агрегатов в процессе наземного запуска ВС. 3. Внедрение лазерной вибродиагностики в практику ТО ВС позволит повысить безопасность эксплуатации ВС за счет своевременного планирования снятия двигателей с эксплуатации для проведения текущего ремонта с заменой дефектных узлов, а также исключить задержку и срыв рейсов и избавить авиакомпанию от непредвиденных расходов. 4. Предлагаемый метод виброакустической диагностики может быть полезен при контроле качества ремонта и сборки ГТД и других механизмов ВС, входном контроле качества комплектующих механизмов и агрегатов. 5. Анализ статистики отказов узлов ГТД и других механизмов ВС показывает, что опыт применения технической эксплуатации ВС по состоянию позволяет [2] : - снизить затраты на обслуживание на 75%; 114

- снизить количество обслуживающего персонала на 50%; - уменьшить число отказов в полете до 70%. 6. Экономический эффект от внедрения лазерной вибродиагностики ГТД зарубежных (арендуемых) и отечественных ВС заключается в предупреждении внезапных отказов. Литература 1. Ушаков А.П. Информативность лазерной вибродиагностики машин и конструкций. «Научно- технические ведомости СПбГПУ», №1(142) 2012 г., 147-155 c. 2. Попов В.Ю. Информационно-диагностическая система технической эксплуатации и ремонта авиационной техники. «Проблемы безопасности полетов» №8, журнал ВИНИТИ (РАН), 2007 г., 27-32 с.

Федченко А.М. ИНТЕРФЕЙС УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ Благовещенский государственный педагогический университет, Благовещенск, Россия Fedchenko A.M. COMPUTER CONTROL INTERFACEBASED ON THE ANALYSIS OF IMAGES Blagoveshchensk State Pedagogical University, Blagoveshchensk, Russia В нынешней повседневной жизни повсеместно используются различные интерактивные системы, которые возводят обмен информацией и ее усвоение на качественно новый уровень. Построение такой интерактивной системы с удобным интерфейсом для управления компьютером может быть реализовано на основе технологии анализа изображений. В состав технического обеспечения системы входят нижеперечисленные устройства. Персональный компьютер является объектом управления и одновременно платформой дляпрограммного обеспечения. Мультимедийный проектор служит средством отображения информации, позволяет пользователю видеть реакцию объекта управления на подаваемые команды. Цифровая видеокамера снимает и передает на обработку программному обеспечению проецируемое изображение экрана компьютера и работающего с ним человека. Световая указка является устройством ввода данных, обеспечивающим возможность подавать команды удобным для пользователя способом. В ходе работы программы, обеспечивающей функционирование интерфейса, решаются следующие основные задачи: 1) распознавание образа маркера и определение его координат на изображении, 115

2) проекция найденных координат в координаты на экране компьютера, 3) имитация перемещения, одиночного и двойного щелчка левой кнопки мыши. Для решения первой задачи на предварительном этапе определяются цветовые характеристики, площадь и удлиненность маркера, используемые далее для выделения его на изображении. Затем для полученных с цифровой видеокамеры кадров выполняется алгоритм распознавания образа маркера и определения его координат на изображении, содержащий следующие шаги: 1) отбор пикселей изображения, соответствующих цветовым характеристикам маркера; 2) анализ восьми соседних пикселей изображения для всех отобранных и установка для каждого из них метки следующим образом:  если соседний пиксель помечен, поставить такую же метку, иначе перейти к следующему соседу,  если ни один из соседних пикселей не помечен, установить еще не используемую метку; 3) анализ восьми соседних пикселей изображения для всех помеченных пикселей с целью объединения соседних областей следующим образом:  если соседний пиксель помечен и метки различны, заменить во всех последующих пикселях метку соседнего пикселя на метку рассматриваемого пикселя, иначе перейти к следующему соседу; 4) выбор помеченной области, наиболее близкой к маркеру по площади и удлиненности; 5) расчет для точек выбранной области средних координат по осям OX и OY в системе координат изображения. Решение второй задачи сводится к нахождению проективного преобразования, связывающего два четырехугольника, один из которых – изображение экрана компьютера, полученное с видеокамеры, а другой – собственно экран компьютера. Для этого предварительно производится калибровка, заключающаяся в определении координат углов экрана компьютера на проецируемом изображении и вычислении коэффициентов проективного преобразования. Затем в ходе работы программы эти коэффициенты используются для определения соответствующих найденным на изображении координатам маркера координат на экране компьютера. Полученные координаты маркера используются в решении третьей задачи, осуществляющемся по следующему алгоритму: 1) если маркер на изображении есть, а в предыдущем видеокадре его не было: а) установить статус маркера «включен»; б) если промежуток времени после предыдущего щелчка мыши не превышает установленный порог и координаты маркера близки кпоследним сохраненным, реализовать двойной щелчок левой кнопки мыши: – осуществить нажатие левой кнопки мыши; в) иначе, осуществить одиночный щелчок левой кнопки мыши: 116

– реализовать перемещение мыши в точку с вычисленными координатами, – осуществить нажатие левой кнопки мыши; г) сохранить координаты маркера для дальнейшего использования; 2) если маркер на изображении обнаружен, в предыдущем видеокадре он также был, но их координаты не совпадают: а) установить статус маркера «перемещен»; б) реализовать перемещение мыши в точку с вычисленными координатами; в) сохранить координаты маркера для дальнейшего использования; 3) если маркера на изображении нет, а в предыдущем видеокадре он был: а) если текущий статус маркера «включен», сохранить текущее время; б) установить статус маркера «выключен»; в) реализовать отпускание левой кнопки мыши. Таким образом, на основе технологии распознавания образов спроектирован и реализован программно-аппаратный комплекс, позволяющий пользователю осуществлять интерактивное взаимодействие с компьютером через удобный и простой в использовании интерфейс.

Цисык Р.О., Крючкова Е.Н. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СОБЫТИЙ И СООБЩЕНИЙ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова, Барнаул, Россия Tsisyk R.O., Kruchkova E.N. A DISTRIBUTED REAL-TIME SYSTEM FOR HANDLING EVENTS AND MESSAGES Altai State Technical University, Barnaul, Russia В настоящее время мы можем наблюдать за проникновением различных электронных приспособлений практически во все сферы человеческой деятельности. Можно ожидать, что в обозримом будущем на каждого человека будет приходиться десяток различных датчиков и «умных» устройств. Возникает вопрос об обеспечении взаимодействия такого многообразия систем. В данной работе предлагается архитектура программного комплекса, открывающего новые возможности в области организации взаимодействия устройств и обработки событий и сообщений в режиме реального времени. Предлагаемый комплекс направлен на решение следующих задач:  Организация Machine-to-Machine (M2M) взаимодействия устройств и приложений с использованием централизованного сервера;  Обработка возникающих событий с обеспечением достаточной скорости реакции, необходимой для управления жизненно важными процессами;  Нормализация получаемых измерений с устройств и превращение сырых данных в полезную информацию. 117

Состав комплекса Архитектура комплекса включает в себя некоторые черты брокера обмена сообщениями, пространственно-временной базы данных и ядра автоматизированной системы управления. ПО состоит из двух основных компонентов: серверной части, реализующей основные функции, и интерфейса управления, предназначенного для настройки системы. Связь между двумя составляющими осуществляется через общую базу данных конфигурации. Серверная часть реализована на Erlang/OTP и имеет распределенную кластерную архитектуру. Каждый узел кластера соответствует узлу Erlang VM [2]. В пределах узла запускается несколько приложений (модулей) системы. Модуль core координирует работу кластера и реализует функции мониторинга состояния узлов, разрешения имен, чтения конфигурации, подписки на уведомления, диспетчеризации вызова процедур и т. п. Модуль запускается на каждом узле кластера. Модуль storage представляет из себя распределенное структурированное пространственно-временное хранилище с возможностью подписки на получение уведомлений о поступлении новых данных. Модуль frontend обеспечивает взаимодействие клиентов системы. Поддерживаются различные протоколы, такие как http, mqtt, snmp и Erlang API. Модуль script отвечает за выполнение кода обработчиков, вызываемых при появлении новых данных и возникновении событий. Исходные коды подгружаются из конфигурационной базы данных, компилируются в байт-код и запускаются в «песочнице» (англ. Sandbox) с ограниченными правами. Основным языком для реализации обработчиков является JavaScript. Внутреннее взаимодействие осуществляется при помощи асинхронного обмена сообщениями, обеспечивая тем самым слабую связность модулей. В процессе работы кластера формируется ячеистая топология сети (англ. Mesh), в которой каждый узел соединяется с несколькими другими. Весь кластер разбивается на зоны по физическому и логическому расположению узлов. Время обращения к ресурсам в пределах одной зоны значительно меньше, чем время обращения к ресурсам других зон. Добавление новых узлов в кластер возможно без остановки всей системы. Управляющий модуль кластера отслеживает проблемы связности и неисправности узлов, изменяя активную схему взаимодействия модулей при необходимости. Интерфейс управления реализован с использованием веб-фреймворка Python/Django. Параметры конфигурации сохраняются в реляционной базе данных и включают в себя информацию о пользователях, данные авторизации, права доступа, структуру каналов, исходные коды скриптов и т. п. Обработка событий Доступ к API-функциям системы осуществляется через протоколы модуля frontend. Получаемые данные преобразуются в структурированные сообщения. Для задания формата сообщений вводится понятие «канал». Каждый канал определяется уникальным идентификатором и списком полей тела сообщения. Формат описания полей сравним со структурой таблицы базы данных. В 118

частности, возможно указание имени поля, типа данных, размерности и значения по умолчанию. Соответствие формату данных строго проверяется при получении информации от клиентов. После получения и разбора новых данных в канале, модуль frontend передает сообщение для записи ближайшим экземплярам процесса storage. Информация сохраняется в распределенном хранилище, а подписчики канала получают уведомление, которое может служить в качестве сигнала о необходимости выполнения тех или иных действий устройством-подписчиком. Сообщение также отправляется в модуль script для запуска назначенных пользовательских обработчиков. Скрипты реализуют определенную логику управления, могут записывать данные в другие каналы, а также обращаться к внешним сервисам, если это разрешено в рамках «песочницы». Исполнение скриптов происходит в параллельном режиме, используя все возможности распределенной кластерной архитектуры. Сохраненные исторические данные можно получить при помощи запроса к API системы. Результаты запроса могут быть отфильтрованы и отсортированы по значениям полей, в том числе и по географическим координатам. Подписка на уведомления реализована аналогично выборке данных и, в зависимости от используемого протокола, поддерживается как схема с опросом (англ. Polling), так и работа через сокеты. Данные механизмы в целом позволяют унифицировать взаимодействие между различными типами устройств при помощи единой серверной части. Заключение Рассмотрена архитектура программного комплекса для обработки событий и сообщений в режиме реального времени. Предложен новый класс ПО, включающий в себя в себя черты брокера обмена сообщениями, пространственно-временной базы данных и ядра автоматизированной системы управления. Рассмотренный подход обеспечивает унификацию взаимодействия гетерогенных систем, реализует возможности по обработке возникающих событий при помощи пользовательских скриптов, а также поддерживает нормализацию данных и простой доступ к накопленной информации. Программный комплекс может быть использован в качестве фреймворка для разработки более сложных систем контроля и управления. Литература 1. Цисык, Р. О. Принципы реализации сервисов предоставления информационных услуг в среде глобальных вычислительных сетей, [Текст] / Р. О. Цисык, Е. Н. Крючкова // НАУКА И МОЛОДЕЖЬ – 2010: VII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. — Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2010. — С. 81–88. 2. Armstrong, J. Programming Erlang: Software for a Concurrent World, [Текст] / J. Armstrong. "— Pragmatic Bookshelf, 2007.

119

Шиянова Н.И., Мамцев А.Н. ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ТП СУШКИ МОЛОКА В SCADA-СИСТЕМАХ Филиал ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», Мелеуз, Россия Shiyanova N.I., Mamtsev A.N. SIMULATION MODELS OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF MILK DRYING IN SCADA-SYSTEM Razumovsky State University of Technologies and Management, branch in Meleuze Одна из главных задач, решаемых разработчиками автоматических систем – это повышение качества управления. Основное назначение критерия качества управления – численно оценить качество управления и принять решение о наиболее эффективной системе управления. Выбор критерия управления обычно осуществляется в зависимости от характера решаемой задачи, статистических сведений о входных и выходных сигналах объекта, а также на основании опыта и интуиции разработчиков автоматических и автоматизированных систем. Ко критериям управления предъявляются два общих требования: вопервых, он должен соответствовать поставленной задаче управления, т.е. служить действительной мерой успешности ее выполнения; во-вторых, он должен быть достаточно прост, чтобы можно было математически решить поставленную задачу [1]. Применение типовых ПИД-регуляторов не обеспечивает требуемого качества регулирования температурой, а, следовательно, и качества готовой продукции из-за интенсивного воздействия неконтролируемых возмущений и инерционности объекта. Для решения данной проблемы предлагается схему регулирования дополнить звеном с передаточной функцией Wэкв, представляющим собой два последовательно соединенных звена: корректирующего задающего устройства с передаточной функцией Wкорр и компенсатора негативного влияния транспортного запаздывания с передаточной функцией Wкомп (рис 1).

120

Рис.1. Структурная схема САР температуры воздуха на выходе из сушильной башни Применим метод компенсации негативного влияния транспортного запаздывания в системе ресурсосберегающего управления сушкой молока. Анализ объекта управления позволяет сделать вывод, что объект обладает значительным транспортным запаздываем (около 1 минуты), наличие которого отрицательно сказывается не только на качестве управления (время переходных процессов достигает 1,5-2 мин), но и на качестве готовой продукции, так как длительное время пребывания молока в зоне распыления пагубно влияет на биологически активные вещества. Поэтому желательно уменьшить (скомпенсировать) это негативное влияние с помощью специального устройства, используемого в системе управления, функциональная схема которой представлена на рис. 1. Идеальный компенсатор транспортного запаздывания реализуется звеном с передаточной функцией esτ, которую можно разложить в ряд Тейлора с бесконечным числом членов s s 2 2 s n n (1) e s  1     , 1! 2! n! где s - комплексная переменная;  - постоянная времени транспортного запаздывания [2, 3]. С помощью существующих технических средств невозможно реализовать идеальный компенсатор. Для его практической реализации в разложении передаточной функции (1) можно ограничиться первыми тремя членами. Тогда передаточная функция Wk (s) реального компенсатора транспортного запаздывания принимает вид: Wk ( s )  1 

s  s 2 2  1! 2!

(2)

Компенсатор негативного влияния транспортного запаздывания может быть реализован как технически, так и программно. При технической реализации передаточная функция компенсатора определяется выражением Z (s ) K K2 (3) Wk ( s )   1   , 2 ( s )

K  1  K  1  s   s 

121

где K ,  – коэффициенты передачи соответствующих безынерционных звеньев;  – постоянная времени интегрирующего звена. Выражение (3) после некоторых преобразований приводится к следующему виду: ( K 2  K 1   ) 2  s 2  (2K 1  1)  s  1 Wk ( s)  . ( K 1  s  1) 2

(4)

Знаменатель выражения (4) можно включить в состав передаточной функции разомкнутой системы: W ( s)  W рег ( s )Wоб ( s ) , (5) а числитель этого выражения представляет три первых члена компенсатора (5) при выполнении следующих равенств:  2  2( K 2  K 1   ) 2 ; (6) 1   (2 K  1) . (7) Подставляя выражение (7) в равенство (6), приходим к следующему соотношению: 1 1 1 (8)    2, 2

обеспечивающему одновременное выполнение равенств (6) и (7) при любых значениях величины  . Величина  определяется ёмкостью конденсаторов, используемых в интегрирующих звеньях компенсатора, и устанавливается дискретно с учётом равенства (7). Величины K и  могут устанавливаться непрерывно изменением сопротивления резисторов, исходя из выполнения равенства (8) и с учётом целесообразности выполнения неравенства: (9) K  10 . Неравенство (9) позволяет снизить инерционность апериодического звена второго порядка: W A ( s )  ( K 1  s  1) 2 , (10) включаемого в состав передаточной функции (5). Таким образом, параметры настройки предлагаемого компенсатора зависят лишь от величины  и не меняются при изменении других параметров ( K об , T1 и T2 ) передаточной функции объекта. Компенсатор можно использовать в уже действующих системах автоматического управления с различными регулирующими приборами. Естественно, в этом случае может потребоваться перенастройка регулирующего прибора ввиду некоторого изменения динамических свойств контура управления. Рассмотрим программную реализацию компенсатора негативного влияния транспортного запаздывания с передаточной функцией (2). В программной среде Trace Mode 5.0 была построена имитационная модель САР температурой воздуха на выходе из сушильной башни [4]. Имитационная модель САР температурой воздуха на выходе из сушильной 122

башни без компенсатора по каналу "температура воздуха на входе – температура воздуха на выходе" представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Имитационная модель САР температуры воздуха на выходе из сушильной башни и графики переходного процесса температуры воздуха на выходе из сушильной башни без компенсатора по каналу "температура воздуха на входе – температура воздуха на выходе" На основании графиков переходных процессов были получены следующие показатели качества управления: - время переходного процесса –187 сек - перерегулирование – 27% - время транспортного запаздывания – 60 сек. Имитационная модель САУ сушильной установки с компенсатором негативного влияния транспортного запаздывания по каналу "температура воздуха на входе – температура воздуха на выходе" представлена на рис. 3.

Рис. 3. Имитационная модель САР и графики переходного процесса температурой воздуха на выходе из сушильной башни с компенсатором по каналу "температура воздуха на входе – температура воздуха на выходе" Показатели качества в данном случае: - время переходного процесса 87 сек; - перерегулирование 15%; 123

- время транспортного запаздывания 60 сек. Анализ показателей качества управления выявил, что использование компенсатора способствует более быстрому затуханию переходных процессов в системе (время переходных процессов и амплитуда колебаний сокращается примерно в 2 раза). Литература 1. Солдатов В.В., Маклаков В.В., Камакин В.В. Робастное управление ТП в условиях статистической неопределенности // Автоматизация в промышленности. № 1. 2005. – С. 5 – 9. 2. Солдатов В.В., Маклаков В.В., Шиянова Н.И. Система робастного управления ТП производства сухого молока. // Автоматизация в промышленности 2006, №1. - Стр. 14-17. 3. Солдатов В.В., Ухаров П.Е. Адаптивная настройка систем управления с ПИД регуляторами в условиях информационной неопределенности. // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2004. № 8. 4. Анашкин А.С., Кадыров Э.Д., Харазов В.Г. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления. С-Пб.: Иван Федоров, 2004.

Щеглаков Д.А., Лозгачев Г.И. БЕСПОИСКОВАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия Shcheglakov D.A., Lozgachev G.I. AN EXTREMUM TRACKING CONTROL SYSTEM WITHOUT A PROBING SIGNAL Voronezh State University, Voronezh, Russia В статье приводится способ построения системы экстремального регулирования, основанный на использовании текущей информации о характеристиках процесса управления для получения оценок неизвестных параметров объекта управления. Закон управления формируется исходя из принципов модального управления. The article focuses on designing the extremum tracking control system without a probing signal which processes on-line information about control process in order to obtain estimates of plant unknown parameters. The proposed control law based on pole-placement approach uses these estimates to make plant output achieve extremum. Проблематика построения систем автоматического регулирования с поддержанием экстремального значения выхода вызывала достаточно пристальное внимание исследователей с начала 60-х годов 20 века. Это связано с ощутимо существенным сокращением энергетических и сырьевых затрат на 124

производственный цикл в случае успешного внедрения таких систем. К объектам с экстремальной характеристикой относятся, например, факельные печи, установки дробления железной руды, системы антиблокировки гидравлического привода торможения колес транспортных средств и многие другие. Согласно классификации систем управления, экстремальная система является частным случаем адаптивной системы [1, 2]. С первых лет развития исследований в данной области было выделено два основных направления: беспоисковые и поисковые алгоритмы (алгоритмы с дуальным управлением). Поисковые алгоритмы подразумевают наличие в управляющем воздействии на объект дополнительных поисковых (модулирующих) составляющих сигнала, направленных на исследование свойств объекта в данный момент времени (определение так называемого «вектора чувствительности» объекта). Данное направление достаточно широко исследовано и классифицировано в работах по экстремальным системам [1]. Однако использование поискового подхода накладывает достаточно жесткие ограничения на управляемый объект. Применение поисковых воздействий нежелательно из-за недопустимости, зачастую, пробных движений для действующего промышленного объекта, так как последние нарушают режим его работы и требуют дополнительных затрат энергии. Адаптация с помощью пробных сигналов требует значительного времени, за которое статическая характеристика объекта может измениться настолько, что оптимизация становится неэффективной. Для инерционных объектов, объектов с запаздыванием, использование поискового подхода приводит к дополнительным ошибкам регулирования – «рысканию» [2]. Предлагаемый беспоисковый алгоритм основывается на адаптивном подходе, а именно, использованию текущей информации о значении входа/выхода объекта для получения оценок неизвестных параметров последнего. Сигнал управления формируется по модальному принципу [3]. Для каждого конкретного состояния объекта экстремальная характеристика может быть представлена в виде линейной (рис.1). Переходный процесс для (  p  1) объекта с динамической частью W ( p )  и экстремальной ( p  1)(Tp  1) характеристикой y  F ( x )  x 2  x  1 , где 

125

 0,1 , Т  0,4 (рис. 2).

а) u Регулятор

объект экстремальная характеристика y=F(x) х Динамическая часть

б) y х

Рис.1 Общая схема системы регулирования с поиском экстремума (а) Экстремальная характеристика и ее линейный аналог (б)

Рис. 2. Переходный процесс Литература 1. Растригин Л. А. Системы экстремального управления // М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1974, 632 с. 2. Тюкин И. Ю., Терехов В. А. Адаптация в нелинейных динамических системах // Санкт-Петербург: ЛКИ, 2008. — 384 с. 3. Лозгачев Г.И. Синтез модальных регуляторов по передаточной функции замкнутой системы / Г.И. Лозгачев// Автоматика и телемеханика.-1995.-№5.С.49-55.

Юдаков А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА НЬЮМАРКА ИНТЕГРИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ EULER ЗАО “АвтоМеханика”, Москва, Россия

126

Yudakov A.A. ANALYSIS OF NEWMARK'S NUMERICAL METHOD OF MULTIBODY MECHANICAL SYSTEMS DYNAMIC EQUATIONS INTEGRATION PERFORMED WITH EULER SOFTWARE AutoMechanics Inc., Moscow, Russia Задачи численного моделирования поведения произвольных механических систем в настоящее время имеют важнейшее значение во многих областях техники, таких как: автомобилестроение, авиация, ракетнокосмическая техника, машиностроение, робототехника, станкостроение и т.д. Исторически всевозможные методы решения динамических задач делились на два основных класса: численные методы механики сплошной среды и методы моделирования многокомпонентных механических систем. Характерным представителем первого класса является метод конечных элементов (МКЭ), в основном, используемый для расчета всевозможных деформируемых конструкций [1]. Методы второго класса классически рассматривают произвольную механическую систему как многокомпонентную систему абсолютно твердых тел, связанных силовыми элементами и шарнирами [2]. В последнее время граница между двумя этими классами всё больше размывается вследствие серьёзного взаимного проникновения используемых подходов. В частности, класс многокомпонентных механических систем оказывается возможным расширить на системы связанных твердых и упругих тел [3,4]. При этом базовая структура уравнений движения произвольной механической системы во многом схожа со структурой уравнений динамики МКЭ. Возникает естественная идея применения специализированных численных методов МКЭ, в полной мере учитывающих всю информацию об общем виде уравнений динамики, для интегрирования общих уравнений движения многокомпонентных механических систем. В настоящей статье представлено исследование специализированного численного метода Ньюмарка [1] интегрирования динамики многокомпонентных механических систем, выполненное в программном комплексе динамического анализа многокомпонентных механических систем EULER на основе нескольких тестовых примеров. Система уравнений движения многокомпонентной механической системы (см. [3]) представляет собой совокупность уравнений динамики: (1)   f  GT λ , Mx и уравнений связей:   h , (2) Gx где x – обобщенный вектор положений тел, M – обобщенная матрица масс системы, f – сумма всевозможных сил, G – якобиан всех связей, λ – силовые факторы в связях, h –вектор невязок ускорений связей. Помимо вектора x рассмотрим вектор s значений датчиков-интегралов, заданных уравнениями вида: 127

s  p , (3) где p – известная вектор-функция. Совокупность уравнений (1-3) представляет собой полную систему уравнений динамического состояния механизма. Уравнение динамики упругой конструкции, получаемое в классическом методе конечных элементов, имеет следующий общий вид [1]: (4)   Dv  Cv  F , Mv где v – вектор упругих перемещений узлов, M , C , D –матрицы масс, жесткости и демпфирования, F – вектор внешних сил. Систему (1, 2) можно преобразовать в уравнение, приближенно эквивалентное ей на i -ом шаге расчета:  x   x i  R f . (5) где через R обозначена следующая базовая матрица: 1

R  M 1G T  GM 1G T  GM 1  M 1 .

Уравнение (3) для датчиков-интегралов удобно представить в виде: s  s i   p . (6) Расписав выражения для вариаций  f и  p , и обозначив  t  t  ti ,  x  x  xi ,  s  s  si , уравнения (5,6) можно представить в виде (4), где:  Rfx 0   Rf x Rfs   I 0 M , D  , C   p I   p p  ,  0 0  x   x s (7)  xi  R  fx x i  ft t    x  F , v   .   s  p x  p  t  s  x i t  i  Принцип формирования специализированных методов интегрирования систем со связями состоит в применении методов прямого интегрирования динамики МКЭ к линеаризованной системе (4, 7). Классический метод Ньюмарка для уравнения (4) имеет следующие расчетные формулы [1]: Av i 1  b i 1 , 1 1 A M D  C, 2 t t  1  1 1  1     b i1  Fi 1  M   v  v   1 v  D  vi    i   i 2 i t  2   t  t  1   1  (8)    1  v i    1 t   vi  ;    2    1  1 1   vi1  v i   1   v i  1   t  vi ; t    2  1 1 1      vi 1  v  v  v  1  v,   t 2 i 1 i t i  2  i где  и  - некоторые константы, а     . Метод безусловно устойчив при: v i 1 

  0.25     0.5  ,   0.5 . 128

Идеальными значениями параметров, при которых достигается безусловная устойчивость метода и наилучшая его точность, являются:   0.25 ,   0.5 . (9) Применим формулы метода Ньюмарка (8) к линеаризованной системе (4, 7), выбрав в качестве обобщенных координат модифицированный вектор  x t  v  , учитывая, что v i  0 , и полагая  s  0 , получим:  s   Av i1  b ,  v i1,x   xi 1 t  v i1    , v  s i  1, s i 1    

 1  Rfs   t I  R  fx  t  fx  , A 1   px  t  p x I  ps   t   1   1  xi   I  Rfx  x i  t  Rft      t  ; b   1 p x x i  si  t  pt       x i 1  x i  v i 1, x  xi ,

(10)

1 1  xi  ,   x i1  x i      t  1 1  s i1  si   vi 1,s  si  .   t   xi1   xi 

где:  1  1 x i    1 t   xi  x i .   2  Выражения (10) представляют собой расчетные формулы специализированного метода Ньюмарка интегрирования многокомпонентных механических систем. Далее приводятся результаты расчетов нескольких тестовых примеров, произведенных в программном комплексе динамического анализа многокомпонентных механических систем EULER с помощью специализированного метода Ньюмарка при идеальных значения (9) параметров  и  . В первом примере рассматривается жесткая система типа 1, усложненная наличием нескольких датчиков-интегралов. Система состоит из двух одинаковых абсолютно твердых, шарообразных тел радиуса 1[ м] , массой 1[кг ] . Между телами поставлена пружина с большой поступательной жесткостью, равной 1  106 [ кг с 2 ] . Такая же пружина установлена между первым телом и 129

базовой неподвижной системой координат (инерциальным звеном). В отрицательном направлении оси Oy действует сила гравитации с ускорением свободного падения g  10 [ м с 2 ] . Датчик “y_1” измеряет положение центра первого тела по оси Oy, датчик “Int_y_1” – это интеграл датчика “y_1” по времени, “Int2_y_1” – интеграл датчика “Int_y_1”. Эталонный расчет производен методом Рунге-Кутта-Фелберга 5-го порядка с автоматической коррекцией шага (РКФ5). Средний шаг расчета оказался равен t  2.5  104 [с ] . На рисунке 1 представлен график датчика “y_1” для времени расчета, равного 1[с] , на рисунке 2 – графики датчиков “Int_y_1” и “Int2_y_1”. Результаты эталонного решения прекрасно согласуются с теорией. Расчет методом РунгеКутта 4-го порядка с постоянным шагом (РК4) был произведен для максимально возможного шага интегрирования, при котором расчет устойчив: t  10 3 [с] . График датчика “y_1” для данного метода интегрирования показан на рисунке 3. Точность численного расчета мала, поскольку амплитуда колебаний уменьшается, хотя частота отслеживается хорошо. Графики датчиков-интегралов совпадают с эталонными. Результаты расчета системы специализированным методом Ньюмарка с шагом t  10 3 [с] соответствуют эталонным с высокой точностью. График датчика “y_1” приведен на рисунке 4. Видно, что и частота колебаний, и их амплитуда, отслеживаются верно. Расчет проекта тем же методом с шагом t  0.1[с] оказывается не только устойчивым, но и относительно точным. График датчика “y_1” показан на рисунке 5; при этом для наглядности время расчета увеличено до 10 [с] . Вид графика характерен для расчета колебательных систем специализированными неявными методами, выведенными в настоящей статье, в случае, когда шаг интегрирования превышает максимальный период собственных колебаний системы. Из графика видно, что амплитуда основных колебаний определяется достаточно точно и сохраняется со временем. Частота колебаний не может быть адекватно отражена, поскольку шаг расчета больше периода колебаний. Однако сам факт наличия колебаний в системе всегда отслеживается. Датчики-интегралы “Int_y_1” и “Int2_y_1” рассчитываются точно, их графики совпадают с эталонными.

Рис. 1. Пример 1, метод РКФ5, датчик “y_1” 130

Рис. 2. Пример 1, метод РКФ5, датчики “Int_y_1” и “Int2_y_1”

Рис. 3. Пример 1, метод РК4, t  10 3 [с] , датчик “y_1”

Рис. 4. Пример 1, метод Ньюмарка, t  10 3 [с] , датчик “y_1”

Рис. 5. Пример 1, метод Ньюмарка, t  0.1[с] , датчик “y_1” Помимо точности интегрирования, важной характеристикой расчета является затраченное на него время. В таблице 1 приведены точные времена всех описанных выше расчетов, выполненных на машине с процессором Intel Core i7-2600K CPU @ 3.40GHz для расчетного промежутка времени, равного 10 [с] . Из таблицы видно, что расчет методом Ньюмарка с шагом t  10 3 [с] производится в 7.4 раза быстрее по сравнению с эталонным расчетом методом РКФ5. Расчет методом Ньюмарка с шагом t  0.1[с] дает хорошую точность, зачастую достаточную для исследования жестких систем; при этом время расчета оказывается в 537.5 раз меньше эталонного. 131

Таблица 1. Пример 1, реальные времена счета №

Метод интегрирования

Шаг расчета, [с]

1 2 3 4

Метод РКФ5 Метод РК4 Метод Ньюмарка Метод Ньюмарка

2.5 104 (в среднем) 103 103 0.1

Время, [ мс] 12900 2350 1750 24

Итак, в полной мере продемонстрирована выгода от использования выведенных специализированных методов для интегрирования систем типа 1. Рассмотрим далее простейшую систему типа 2 (систему без силовых элементов и упругих тел) – физический маятник, то есть массовое тело на вращательном шарнире под гравитацией. Эталонный расчет методом РКФ5 дает очень точный результат при среднем шаге интегрирования, равном 0.1[с] . Расчет же методом Ньюмарка даже с шагом t  10 3 [с] ведет к постоянному и значительному росту амплитуды колебаний и, как следствие, к падению счета. График зависимости угла поворота в шарнире от времени показан на рисунке 6. Таким образом, специализированный метод Ньюмарка, непригоден для расчета систем типа 2.

Рис. 6. Пример 2, метод Ньюмарка, t  10 3 [с] , угол поворота шарнира Все реальные системы являются системами смешанного типа, поскольку в них всегда присутствуют и силовые элементы, и шарниры. Они лишь могут быть отнесены к одному из типов по степени близости к нему. Рассмотрим реальный проект, относительно близкий к типу 1. В примере производится сброс головного обтекателя ракеты в процессе полета. Каждая створка обтекателя моделируется упругим телом. Створка изначально связана с корпусом ракеты податливыми вращательными шарнирами. Толкатели, моделируемые силовыми элементами, воздействуют на створку, посредством чего она опрокидывается. В некоторый момент шарниры разрушаются и створка сбрасывается. На рисунке 7 показан вид среды ПК EULER в режиме исследования проекта. Рассчитывается одна створка, поскольку движение 132

второй абсолютно симметрично. Помимо визуального наблюдения за общим поведением системы и упругими перемещениями точек МКЭ-модели створки производится измерение состояния системы с помощью датчиков, расставленных в контрольных точках.

Рис. 7. Пример 3, среда ПК EULER в момент исследования проекта Эталонный расчет произведен методом РКФ5. Максимальный шаг интегрирования, для которого расчет методом Ньюмарка устойчив и хорошо соответствует эталонному, равен 1.2  104 [с] . Времена счета для обоих методов приведены в таблице 2. Из таблицы видно, что использование метода Ньюмарка позволяет сократить время счета реального проекта более чем в 40 раз.

№ 1 2

Таблица 2. Пример 3, реальные времена счета Метод интегрирования Метод РКФ5 Метод Ньюмарка

Шаг расчета, [с] 1.5  105 (в среднем) 1.2  104

Время, [с] 756.5 18.5

Литература 1. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. 448 с. 2. Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел. М.: Мир, 1980. 292 с. 133

3. Бойков В.Г., Юдаков А.А. Моделирование динамики системы твердых и упругих тел в программном комплексе EULER // Информационные технологии и вычислительные системы. 2011. № 1. С. 42-52. 4. Юдаков А.А. Общие уравнения движения упругих тел, основанные на методе конечных элементов и модели Крейга-Бэмптона // Высокие технологии, образование, промышленность: сб. статей XI Междунар. науч.-прак. конф. СПбГУ. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2011. Т. 4. С. 135-142.

134

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА И МАТЕМАТИКА, СПЕКТРОСКОПИЯ, АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, АСТРОНОМИЯ, РАДИОФИЗИКА, ХИМИЯ, ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, ГАЗОДИНАМИКА И ГИДРОДИНАМИКА THEORETICAL AND APPLIED PHYSICS AND MATHEMATICS, SPECTROSCOPY, ATOMIC AND NUCLEAR PHYSICS, ASTRONOMY, RADIO PHYSICS, CHEMISTRY, PHYSICAL CHEMISTRY, GAS DYNAMICS AND HYDRODYNAMICS

Андросов А.В., Любимов Д.Ю. ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА ИЗ ДИОКСИДА УРАНА И СОВМЕСТИМОСТЬ С ТУГОПЛАВКИМИ МЕТАЛЛАМИ ФГУП НИИ НПО «ЛУЧ», Подольск, Россия Androsov A.V., Lyubimov D.Yu. THE FISSION PRODUCTS INFLUENСE ON PHASE COMPOSITION OF DIOXIDE URANIUM FUEL AND COMPATIBILITY WITH REFRACTORY METALS FSUE “SRI SIA “LUCH”, Podolsk, Russia Введение При работе твэла по мере выгорания урана происходит накопление продуктов деления и заметное изменение химического и фазового состава оксидного топлива [1]. При делении урана быстрыми нейтронами распределение химического состава топлива пропорционально распределению тепловыделения. В то же время, распределение фазового состава топлива существенно зависит от распределения температуры в топливе [2]. При каждом акте деления урана в оксидном топливе освобождается количество атомов кислорода равное стехиометрическому коэффициенту. Освободившийся кислород идет на образование оксидов некоторых продуктов деления и растворяется в топливе. Следует отметить, что неоднородность распределения температуры в топливе приводит к термодиффузионным процессам, вызывающим перераспределение кислорода и продуктов деления. Необходимость рассмотрения термодинамических свойств многокомпонентных твердых растворов на основе диоксида урана продиктована изменением состава UO2 при накоплении в нем продуктов деления и, соответственно, парциальных давлений компонентов. Возможны два подхода к расчету состава и парциальных давлений компонентов над диоксидом урана, содержащим продукты деления. Один подход - разработка приближенной термодинамической модели, которая 135

позволяет рассчитать температурную и концентрационную зависимость кислородного потенциала и парциальных давлений компонентов над нестехиометрическим многокомпонентным оксидным твердым раствором U(1-y)M1y1M2y2...MNynO2x (M=Zr,Y,Nd,Ce,La,..) с учетом глубины выгорания и исходной стехиометрии. Применение такого подхода возможно [3], однако ограничено, так как твердые растворы на основе UO2 специфичны из-за широкой области гомогенности и сильной концентрационной и температурной зависимости энергий образования и взаимодействия дефектов в диоксиде урана и недостаточности экспериментальных данных по влиянию на них концентраций продуктов деления. Другой подход основан на использовании программных комплексов SOLGAZMIX-PV [4] и АСТРА-4 [2], которые позволяют проводить термодинамические расчеты многокомпонентных систем, содержащих газообразные и конденсированные вещества, включая твердые растворы. В этом случае также имеются ограничения связанные со сведениями о теплотах образования твердых растворов продуктов деления и их оксидов в диоксиде урана. В данной работе приведены результаты модельного расчета (по программе AСТРА-4) фазового состава топлива при температурах от 1200 до 2000 К с использованием данных по элементному и количественному составу продуктов деления, образующихся в топливе при делении U-235 быстрыми нейтронами [1], а также оценена область совместимости диоксида урана с молибденом и вольфрамом в зависимости от температуры и стехиометрического состава. Расчет фазового состава оксидного топлива По химическому состоянию в оксидном топливе все продукты деления можно разделить на следующие группы [5]:  газообразные (Хе, Кг) и летучие (I, Вг);  образующие светлые металлические и интерметаллидные (Мо, Тc, Ru, Rh, Pd, Nb), или серые керамические (Ва, Sr, Cs, Rb, Zr, Mo и др.) включения;  полностью растворимые в оксидной матрице лантаноиды (La, Ce, Nd, Pr, Pm, Sm) и иттрий или ограничено растворимые в оксидной матрице Zr, Ba, Sr, Cs и др.;  образующие бескислородные соединения с галогенами и халькогенами (Cs, Rb, I, Br, Te, Se и др.). При оценках степени влияния продуктов деления на фазовый и химический состав облученного топлива принималось во внимание одновременное участие некоторых продуктов деления в различных фазах. Например, Zr, Ba, Sr, Rb и Cs могут растворяться в диоксиде урана или входить в состав керамических включений. Кроме того, щелочные металлы могут входить в состав бескислородных соединений с галогенами и халькогенами (CsI, RbBr, Cs2Te и др.). Молибден может входить в состав металлических включений на основе твердых растворов благородных металлов (Ru, Rh, Pd) или в виде оксидной фазы растворяться в UO2 и керамических оксидных включениях, имеющих другой тип кристаллической решетки, чем диоксид 136

урана. Доля продукта деления в каждой фазе определяется концентрацией, температурой, кислородным потенциалом системы и термодинамической прочностью соединений, включающих продукты деления. Термодинамический анализ изменения фазового состава топлива при температурах от 1200 до 2000К и выгорании до 10% проводили с помощью многоцелевого программного комплекса АСТРА-4 [6]. В интервале температур от 1200 до 2000К основными конденсированными фазами в системе диоксид урана - продукты деления являются следующие соединения или фазы. Оксидная матричная фаза (U1-yMeyO2-x) представляет собой твердый раствор оксидов Cs, Sr, Ba, Zr, Y и лантаноидов La, Ce, Nd в оксидном топливе с флюоритной решеткой. В области рассматриваемых температур и концентраций оксиды лантаноидов и иттрия полностью растворимы, а оксиды Zr, Sr, Ba, Cs и теллур ограниченно растворимы в диоксиде урана [4, 5, 7]. Оксидная матричная фаза рассматривалась в приближении идеального и регулярного твердого раствора. Параметр взаимодействия (i) каждого растворимого в диоксиде урана компонента оценивался равным его теплоте растворения, а избыточная парциальная энтальпия смешения рассчитывалась по формуле:  Hcм i   i  (1  x i ) 2 . Отдельные керамические оксидные фазы. Ввиду ограниченной растворимости в оксидном топливе, такие продукты деления как Zr, Ba, Sr, Cs, Rb и Mo выделяются из оксидной топливной матрицы в виде отдельных кубических фаз перовскитового типа ABO3 (A=Ba, Sr; B=Zr, Mo, U) или орторомбических фаз типа A2BO3 (A=Cs, Rb; B=Zr, Mo) [7, 8]. Так как параметры кристаллических решеток изоструктурных кубических фаз перовскитового типа АВО3 близки, то все они неограниченно растворимы друг в друге. В расчеты мы включили цирконаты и уранаты стронция и бария, а также Cs2UO4 и Cs2MoO4, поскольку по ним имеются надежные термодинамические данные. Цирконаты и уранаты стронция и бария рассматривались как отдельная фаза четверного идеального твердого раствора. Металлические и интерметаллидные фазы. Растворимости Мо, Tc, Ru, Rh и Pd в диоксиде урана очень малы и не превышают 0,001-0,002 мас. % при температурах от 2100 до 2173 K. Поэтому в облученном оксидном топливе молибден и технеций, в основном, входят в состав металлических включений. Молибден в виде оксида MoO2, может растворяться в оксидном твердом растворе U1-yMeyO2+x. Благородные металлы Ru, Rh и Pd при облучении выделяются в виде металлических фаз и интерметаллической фазы с ураном (мы ограничились только фазами типа UMe3, Me=Ru, Rh, Pd, как наиболее термодинамически стабильными), в которую, помимо них, входят Мо, Тс, Nb. При проведении модельных расчетов изоструктурные интерметаллиды UMe3 рассматривались как отдельная фаза идеального тройного твердого раствора. Лантаниды и благородные металлы также образуют интерметаллиды, однако, термодинамические данные мы нашли только для CeRu2. Халькогены теллур и селен образуют соединения как со щелочными и щелочноземельными металлами, так и с лантанидами и благородными металлами, причем с 137

решеткой, отличной от флюоритной решетки диоксида урана. Поэтому эти соединения нерастворимы в диоксиде урана и должны существовать в виде самостоятельных фаз. В расчеты были включены теллуриды лантана, бария, цезия, родия и палладия, а также селениды лантана и урана. Кроме указанных конденсированных соединений, мы рассматривали и некоторые другие соединения, такие как SrI2, BaI2, CsI, ZrI2, MoI2, SeO2, TeO2, RuO2. Термодинамические расчеты проводили при постоянном объеме, в два раза большем, чем объем топливного сердечника (50 % свободного объема в сердечнике). Результаты расчета концентраций (мас. %) конденсированных фаз в стехиометрическом оксидном топливе при температурах 1200К, 2000К и выгорании 1,5 и 10 % т.а. приведены в табл. 1 и 2. Таблица 1. Состав и концентрации (мас. %) конденсированных фаз в топливе с исходным составом UO2 в зависимости от выгорания при температуре 1200 К Конденсированная фаза (U,Me)O2+x Cs2MoO4

1 99,4780 0,1318

Выгорание, % 5 97,3610 0,6619

10 94,2250 1,3310

BaUO3 Ru SrZrO3

0,1227 0,0569 0

0,6339 0,2860 0

1,2794 0,5752 0,4637

MoO2 Mo CsI UPd3

0,0251 0,0212 0,0185 0,0158

0,1261 0,1064 0,0998 0,0795

0,2536 0,2140 0,2025 0,1596

Rh3Te2

0,0125

0,0630

0,1267

Таблица 2. Состав и концентрации (мас. %) конденсированных фаз в топливе с исходным составом UO2 в зависимости от выгорания при температуре 2000 К Выгорание, % Конденсированная 1 5 10 фаза (U,Me)O2+x 99,5880 97,4730 94,8020 Cs2MoO4 0,0851 0,6162 1,2865 BaUO3 Ru MoO2 Mo UPd3 Rh3Te2

0,0128 0,0569 0,0250 0,0212 0,0158

0,5217 0,2860 0,1275 0,1051 0,0795

1,1637 0,5752 0,2536 0,2140 0,1599

0,0125

0,0630

0,1267

138

В таблицах образующиеся фазы расположены в порядке убывания их концентраций при максимальном выгорании. Видно, что количество твердого раствора (U,Me)(O)2+x (где Me=Zr+Y+Nd+La+Ce+Sr+Ba) в топливе с ростом выгорания уменьшается, а с ростом температуры увеличивается. При выгорании 10% т.а. и температуре 1200К топливо, в основном, состоит из твердого раствора (U,Me)O2+x (~94,2 мас. %) и отдельных конденсированных фаз BaUO3, Cs2MoO4 (~1,3 мас. %) Ru (~0,6 мас. %) и SrZrO3 (~0,5 мас. %). Суммарное содержание остальных конденсированных фаз менее 0,9мас.%. С ростом температуры до 2000К количество и состав отдельных конденсированных фаз (выгорание 10% т.а.) несколько меняется: CsI полностью переходит в газовую фазу, цирконат стронция SrZrO3 не образуется, а количество ураната бария и молибдата цезия уменьшается. Следует отметить, что количество металлических (Ru, Mo) и интерметаллидной (Rh3Te2) фаз остается неизменным. Результаты расчетов показали, что при выгорании 10% т.а. топливо состоит, в основном, из твердого раствора диоксида урана U1-yMeyO2+x (~94 мас. %) в котором растворены оксиды лантанидов (2,4 мас. %), циркония (1,4 мас. %) и иттрия (0,2 мас. %). Количество других конденсированных фаз не превышает 5 мас. %. Совместимость оксидного топлива с тугоплавкими металлами Совместимость оксидного топлива с оболочками из тугоплавких металлов и их сплавов (Mo, W) при температурах от 1200 до 2000К определяется возможностью образования в зоне контакта новых фаз (твердых или жидких оксидов молибдена или вольфрама [9], а также жидкого раствора урана с металлом оболочки). Образование оксидов молибдена и вольфрама при контактном взаимодействии стехиометрического или сверхстехиометрического топлива с оболочкой зависит от давления кислорода (PO2) или от кислородного потенциала (ΔGO2 =RTln(PO2)) системы топливо - оксид металла. Если кислородный потенциал топлива ниже кислородного потенциала системы металл оболочки - его оксид, то топливо совместимо с оболочкой.

139

Рис. 1. Температурные зависимости кислородного потенциала систем: UO2, UO2+x выгорание 10 % т.а., W-WO2-WO3 и Mo-MoO2 На рис. 1 приведено изменение кислородного потенциала оксидного топлива от температуры при различном выгорании. Исходный состав диоксида урана был выбран точно стехиометрическим. Анализ данных рисунка показывает, что с ростом выгорания до 10% т.а. кислородный потенциал топлива возрастает. На этом же рисунке показано изменение кислородного потенциала в системах W-WO2-WO3 и Mo-MoO2 в зависимости от температуры. Видно, что кислородный потенциал оксидного топлива при выгорании 10 % т.а. ниже кислородного потенциала системы металл оболочки - его оксид. Следовательно, невозможно образование в зоне контакта топливо - оболочка оксидов вольфрама, и топливо исходного стехиометрического состава (O/U=2,000) совместимо с оболочкой из вольфрама, по крайней мере, до выгорания 10 % т.а. и температуры 1900 К.

140

2,025

2 Стехиометрический коэффициент O/U

2,02

1 2,015

2,01

2,005

1,995 0

Выгорание, % т.а.

Рис. 2. Зависимость стехиометрического коэффициента оксидного топлива от выгорания. 1 - исходное отношение O/U=2,000; 2 - исходное отношение O/U=2,005 На рис. 2 приведены зависимости стехиометрических коэффициентов оксидного топлива от выгорания для двух исходных составов, рассчитанные по модели [1]. Видно, что стехиометрические коэффициенты (O/U) практически линейно возрастают и достигают величин 2,016 и 2,021 для исходных стехиометрий 2,000 и 2,005 при выгорании 10 % т.а. На рис. 3 приведена область совместимости диоксида урана с вольфрамом и молибденом. Слева область совместимости ограничена нижней фазовой границей оксидного топлива, справа – составом оксидного топлива, не образующего оксидов вольфрама или молибдена при контакте с оболочкой.

141

Рис. 3. Область совместимости диоксида урана с вольфрамом и молибденом 1 - нижняя фазовая граница оксидного топлива; 2 - предельные составы диоксида урана совместимые с молибденом; 3 - предельные составы диоксида урана совместимые с вольфрамом. Следует заметить, что диффузия кислорода из топлива через оболочку в газовый теплоноситель может привести к изменению состава топлива, увеличению активности урана и возможности образования в зоне контакта с оболочкой жидкого урана с растворенным в нем кислородом, молибденом или вольфрамом. Однако этот вопрос требует дополнительных исследований кинетики диффузии кислорода в диоксиде урана и оболочке. Выводы 1. Проведены расчеты фазового состава оксидного топлива при облучении быстрыми нейтронами до выгораний 10 % т.а. и температурах (1200 – 2000) К. 2. Показано, что топливо состоит в основном из оксидного твердого раствора U1-yMeyO2+x (~ 94.мас). Количество других конденсированных фаз не превышает 5 мас. %. 3. Показано, что при выгорании 10% в топливном сердечнике при температуре 1200К возможно образование твердых растворов со структурой перовскита на основе ураната бария (BaUO3) в количестве 1,28 мас. % и цирконата стронция (0,46 мас. %), а также отдельных конденсированных фаз молибдата цезия (1,33 мас. %) и оксида молибдена (0,25 мас. %). 4. Оценена область совместимости диоксида урана с молибденом и вольфрамом в зависимости от температуры и стехиометрического состава. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ.

142

Литература 1. Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Каштанов А.Н., и др. // Высокотемпературное ядерное топливо. Атомиздат, М., 1978. 2. Любимов Д.Ю., Николаев Ю.В., Шумилов А.А. Влияние продуктов деления на фазовый состав достехиометрического диоксида урана в тепловыделяющих элементах термоэмиссионных электрогенерирующих каналов. Материаловедение ((Materials Sciences Transactions) 2008, № 3 (132), с. 34-42. 3. Lindemer T.B., Brynestad J. Review and Chemical Thermodynamic Representation of <U1-zCezO2+x> and (U1-yLnyO2x>; Ln=Y,La,Nd,Gd. // Journal of American Ceramic Society, 1986, Vol. 69, N.12, p. 867-876. 4. Imoto S. Chemical State of Fission Products in Irradiated UO2. // Journal Nucl. Mater., 1986, v. 140, р. 19-27. 5. Kleykamp Н. The Chemical State of Fission products in Oxide Fuels. // Journal Nucl. Mater., 1985, v. 131, р. 221-246. 6. Синярев Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М.:Наука. - 1982. 7. Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация. М.:МГТУ. Дисс. докт. техн. наук. 1984, 292 с. 8. Une K., Oguma M. J. Am. Ceram. Soc. v.66, 1983, c. 179. 9. Dash S., et al // Journal Nucl. Mater., 1996, v. 228, p. 83. 10. Загрязкин В.Н., Панов А.С., Ушаков Б.Ф., Фивейский Е.В., Бобков Б.Н. 11. Термодинамика взаимодействия двуокиси и мононитрида урана с металлами. // Thermodynamics of nuclear materials 1974, Vol II, pp.193-211.IAEA, Vienna, 1975.

Арестов С.И., Орликов Л.Н., Осипов В.В. СОЗДАНИЕ БЕСКАПЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПРОЗРАЧНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОЙ ДУГИ С КАТОДНЫМ ПЯТНОМ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия Arestov S.I., Orlikov L.N., Osipov V.V. THE CREATION OF ABSENT GROP ELECTRICAL COATING FROM PLASMA VACUUM ARC AND CATHODE SPOTS Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia Для формирования пленочных покрытий широко используются источники ионов на основе стационарного вакуумного дугового разряда с катодным пятном [1]. Однако формирование покрытий из дугового разряда сопровождается наличием капель и брызг в покрытии. Для уменьшения капельной фракции может использоваться импульсный режим ускорения 143

плазмы [2], но использование этого способа ограничено малой скоростью формирования покрытия и погасанием дугового разряда вследствие отбора ионов. Авторы исследовали возможность формирования прозрачной проводящей пленки окиси цинка путем совмещения стационарного и импульсного режимов. На рисунке 1 представлена схема экспериментальной установки. В качестве источника использован генератор стационарной плазмы от установки ННВ 6.6-И1. Источник состоит из охлаждаемого катода 1, выполненного из сплава цинка с алюминием, поджигающего электрода 2, цилиндрического охлаждаемого анода 3, магнитной системы 4. Напротив катода в вакуумной камере 5, размещалась поворотная керамическая мишень 6. На столе 7 расположены подложки 8 из лавсана. Поток плазмы 9, а также отраженный от мишени поток 10 и подложки наблюдались через окно 11. Для питания плазменного промежутка служат десять емкостей С по 50 мкФ, 300В. В цепи каждой емкости установлен коммутирующий тиристор Т типа ТБ-133-250. Ток в цепи катода регистрировался поясом Роговского 12, и подавался на запоминающий осциллограф DS-1150 с измерительных резисторов R1, R2, R3. Для предотвращения погасания дуги при импульсном отборе частиц служит схема выравнивания тока (СВТ). Для защиты блока питания дуги (БПД) при коммутации емкостного накопителя, в его цепи установлен сильноточный диод D.

Рис.1. Схема экспериментальной установки Дуговой разряд при давлении ~10-3Па инициируется искровым пробоем на катод 1 с поджигающего электрода 2 и поддерживается схемой поджига дуги (СПД). После зажигания стационарного разряда напряжение на дуговом разряде падает от 70 до 30 В, при токе 100 А. В результате одновременного разряда конденсаторов на плазменный промежуток в цепи катода формируется импульс тока, на два порядка превышающий ток стационарного разряда. Общая длительность импульса первой полуволны тока составляла ~50мкс. При времени ~ 5 мкс импульс тока на переднем фронте волны составил 8,75 кА. При таких высоких скоростях роста тока (8,75*108А/с), разряд переходит в так называемый форсированный режим, который характеризуется увеличением тока через ячейку катодного 144

пятна, ростом катодного падения потенциала и повышением скорости распространения плазмы [2]. При работе устройства в режиме наложения одиночных импульсов от разряда емкости С (8 кА, 300В), катод полностью покрывается многочисленными катодными пятнами. Не происходит обрыв тока дуги. На поворотной мишени конденсируется материал катода. При увеличении частоты импульсов до 50 Гц конденсат на поворотной мишени полностью распыляется. Исследования на микроскопе МИМ-7 показали отсутствие капельной фракции на подложке. Поверхностное сопротивление полупрозрачной пленки толщиной 0,3 мкм на лавсане составляет 500 Ом/ . На наш взгляд, эффекту уменьшения капельной фракции способствует ориентация нормали мишени за пределы подложки. Кроме того, на мишени формируется буферное аморфное покрытие, которое легко распыляется в атомарно-молекулярный поток при увеличении интегральной дозы ионного облучения, то есть, при увеличении частоты импульсов, наложенных на стационарный разряд. В итоге, совмещение непрерывного и импульсного режимов работы вакуумной дуги позволило избавиться от механических и плазменных фильтров для подавления капельной фракции. Литература 1. Orlikov L.N, Orlikov N.L., Arestov S.I., Shandarov S.M., Shangin A.S. Ionic Sources for Processing of Piezoelectric.//10th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Proceedings. Tomsk, Russia, 19-24 Sept 2010, pp 72-75. 2. R.L. Boxman and S. Goldsmith. Macroparticle contamination in cathodic arc coatings: generation, transport and control //Surf. Coa.s Technol. 1992, v. 52, p. 39-50.

Арестов С.И., Орликов Л.Н. ЭФФЕКТ ПОВЫШЕНИЯ СКОРОСТИ ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ НА ТЕНЕВОЙ СТОРОНЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ МИШЕНИ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия Arestov S.I., Orlikov L.N. EFFECT INCREASE OF SPEED OF IONIC ETCHING OF THE DIELECTRIC FILM AT SHADY SIDE OF THE MULTICOMPONENT PURPOSE Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia При ионном травлении многокомпонентных материалов, в частности пьезокристаллов, на их поверхности возникает заряд, препятствующий 145

травлению. В [1] отмечается эффект увеличения скорости ионного травления в режиме скользящих углов относительно поверхности материала. Авторы исследовали ионное травление пленки MgF2 на ниобате лития при направлении ионов аргона под углом 5 градусов к поверхности. Для исследований использовался источник ионов Холловского типа [2]. На рисунке 1а представлена схема экспериментальной модели. Источник состоит из изолятора (1), на котором укреплен извлекающий электрод (2), катод (3), анод (4). При подаче рабочего газа (аргон) и обеспечении в вакуумной камере давления 10-2 Па на катод подается напряжение Uвр~ +2 кВ. В системе возникает высоковольтный тлеющий разряд, стимулированный магнитным полем. Ток ионов составлял 10-15 мА при извлекающем напряжении 10 кВ. Изменение потенциала на катоде позволяет фокусировать поток ионов (5) до диаметра 2 см на образце (6) (калий титанил фосфид) размером 3х3х9 мм. Образец с торцов покрыт просветляющей пленкой MgF2 толщиной 200 нм и установлен на рабочем столике (7). Компенсация объемного заряда ионов не проводилась. Скорость травления оценивалась по отношению толщины пленки ко времени травления. Обнаружено, что скорость травления мишени на теневой стороне мишени составила 20 нм/мин., против 2 нм/мин непосредственно под пучком.

Рис.1. а) схема экспериментальной модели; б) основные процессы до и после образца На рисунке 1б представлена схема основных процессов при обработке пленки на кристалле. На наш взгляд, эффект повышения скорости травления на теневой поверхности (Б-Б) при скользящих углах падения ионов объясняется режимом поверхностного каналирования и переходом от механизма прямого выбивания и смещения атомов (механизм Розендаля –Сандерса) к механизму с формированием кластеров [3]. Вследствие анизотропии каскадов столкновений вылет выбиваемых атомов происходит в направлении, перпендикулярном осям ориентации кристаллической мишени. Такой характер вылета распыленных частиц приводит к формированию ионных кластеров. Увеличение выхода ионов при формировании кластеров может достигать 1-2 порядка. Плотность бомбардирующей энергии в кластере пропорциональна количеству атомов в кластере. В ионных источниках с замкнутым дрейфом электронов есть области, в которых плотность потока электронов на несколько порядков больше, чем у 146

ионов [1]. Перед кристаллом и за ним формируется так называемый двойной электрический слой. Основные процессы на облучаемой стороне кристалла (А-А) – это диссоциация, замуровывание и поглощение газа. В теневой области кристалла (Б-Б) формируются зоны повышенной напряженности электрического поля на гранях кристалла. Это изменяет распределение плотности тока в пучке ионов и перераспределяет области дрейфа электронов. За кристаллом формируется область свободного дрейфа и рекомбинации частиц. Дрейфовые электроны снимают часть заряда с поверхности кристалла за счет токов смещения и перезарядки и открывают путь кластерной бомбардировке на тыльной стороне мишени. Наоборот, с передней стороны мишени области свободного дрейфа частиц не формируется, и заряд поверхности равномерно искажает траекторию первичных ионов. Ионизационные процессы стимулируются десорбцией газа из образца. Подтверждением предложенной модели изменения скоростей травления является работа [4], в которой отмечается уменьшение выхода двух и трехатомных кластеров ионов при увеличении угла падения ионов. Литература 1. Абгарян В.К., Михеев С.Ю., Прокофьев М.В., и др. Массовые спектры частиц, эмитируемых из каналов ускорителей плазмы с замкнутым дрейфом электронов // Материалы 17 межд. конф. «Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП-2005)», 25-29 авг. 2005, Звенигород, Россия. – Москва, 2005. – С. 88-89. 2. Семенов А.П. Пучки распыляющих ионов: получение и применение. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1999. – 207 с. 3. Машкова Е.С. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел.: Сб. статей / Пер. с англ. / Сост. Е.С. Машкова.– М.: Мир, 1989. – 349 с. 4. Армор Д.Г., Горгиладзе Б.Г., Месхи Г.Г.. Эмиссия многозарядных и кластерных ионов / Материалы 17 межд. конф. «Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП-2005)», 25-29 авг. 2005, Звенигород, Россия. – Москва, 2005. – С. 348-351.

Бекназарова С.С. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МЕДИАОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Узбекистан, Ташкентский университет информационных технологий Beknazarova S.S. MATHEMATICAL MODEL OF QUALITY ASSESSMENT MEDIA EDUCATIONAL SYSTEM Uzbekistan, Tashkent University of Information Technology 147

Модель компьютерной системы для медиаобразовательного проектирования личностно-ориентированных медиакурсов функционально состоит из следующих 5-ти компонент. 1. Управляющая подсистема, выполняющая следующие основные функции: - объединение и управление всеми остальными подсистемами медиаобразовательного портала; - администрирование БД (обновление, создание и удаление, архивирование и т.д.); - разграничение доступа к медиаобразовательному порталу (парольная защита, поддержка различных режимов доступа: пользователя, администратора, автора/преподавателя, тьютора); - регистрация и администрирование (обновление, удаление, исправление) пользователей и авторов(операторов); - поддержка БД и архивов; - сетевые функции. 2. Справочная подсистема, обеспечивающая выполнение следующих основных функций: - контекстную справку по системе (в том числе, зависящую от текущего режима работы системы): контакты с авторами/преподавателями для пользователей (по электронной почте; в назначенное для консультаций время с помощью чата и досок обсуждений) - контакты с тьютором (наблюдателем за процессом обучения); контакты авторов/преподавателей с администратором медиаобразовательного портала для выяснения технических вопросов, а также вопросов, касающихся размещения и администрирования медиакурсов; - обсуждения с другими слушателями (моделируемые, т.е. под наблюдением, исключающим обмен нежелательными учебными материалами); - вопросы и ответы (часто задаваемые вопросы по курсу, по системе, также контекстные). 3. Подсистема анализа информации, обеспечивающая следующие основные функции: - статистика обращений к системе (по слушателям, по авторам, и т.д.); - статистические выкладки по конкретным медиакурсам; - результаты по курсу для слушателей, по комплексу курсов, по периодам обучения; - подведение итоговых оценок автоматически по заданным алгоритмам или с помощью преподавателя; - выдача рекомендаций по прослушанным курсам, по материалам, которые необходимо изучить подробнее, и т.д.; - графическое представление статистических данных; - отчеты по курсам, по семестрам, по отдельным слушателям, по различным критериям; - другая необходимая информация. 148

4. Тестирующая подсистема, обеспечивающая следующие основные функции: - тестирование знаний пользователей; - мониторинг полученных оценок; - вывод и обновление вопросов к медиакурсам. 5. Обучающая подсистема, обеспечивающая следующие основные функции: - поддержка медиакурсов; - управление слушателем в процессе обучения; - навигация по разделам медиакурса; - управление медиаресурсами; - обеспечение связей между медиакурсами; - обеспечение связей медиакурсов с «внешним миром» (поддержка «открытых гиперссылок»); - обеспечение различных режимов работы смедиакурсом (обучение, свободная навигация, творческий серфинг); - проведение тестирования по разделам и всему курсу с сохранением результатов. Для оценки качества медиаобразовательной системы (или функционирования системы в течение некоторого интервала времени) обычно применяют линейную функцию, зависящую от численных значений некоторых заранее заданных показателей. Пусть n — число показателей; xj —значение j-го показателя; aj — коэффициент, определяющий сравнительную важность j-го показателя. Тогда качество системы определяется линейной функцией

Пусть экспертным или каким-либо иным способом заданы числа bij, i<j. Смысл числа bijсостоит в том, что если xi /xj=bij, то соотношение между показателями i, j считается наиболее желательным (оптимальным). При этом показатели i, j назовём сравнимыми. Показателю i поставим в соответствие вершину i орграфа. Вершины i, j соединены дугой, если определено число bij,соответствующее данной дуге (i, j). Полученный орграф не обязательно является полным, поскольку не для каждой пары показателей могут быть заданы соотношения. Но будем вначале считать, что этот граф связный, то есть существует путь из любой вершины i в любую другую вершину j, i < j. Орграф назовём сбалансированным, если существует такой вектор x0=(x01,…,x0n) с положительными компонентами, что x0i/x0j=bij, " i, j, i< j (1). Данный орграф нельзя считать сбалансированным. Действительно, пусть, к примеру, существуют числа bij, bik, bkj. Тогда из (1) следует, что bij= bik × bkj. Но последнее равенство может и не выполняться, так как числа bij могут определяться независимо. 149

Пусть Рij=(i, k, l, … q, j) – путь, связывающий вершину i с вершиной j; b(Рij) = bik × bkl×...×bqj. Из (1) следует, что орграф будет сбалансированным, если и только если для каждой пары i, j вершин числа b(Рij) будут совпадать для любых Рij (для любых путей из i вj). Несбалансированность орграфа означает отсутствие вектора показателей, компоненты которого удовлетворяют исходным (оптимальным) соотношениям. Поэтому числа bij нельзя вводить непосредственно в функцию, определяющую качество (функцию качества). Вместо чисел bij поставим в соответствие дугам другие числа, так чтобы полученный орграф оказался сбалансированным. Положим

где m1j — число различных путей из вершины 1 в вершину j; сумма берётся по всем различным путям из 1 в j. Теперь полагаем gij=g 1j /g 1i, 2 £ i < j. Несложно убедиться в том, что числа gij определяют полный сбалансированный орграф. Заметим, что если несбалансированность исходных оценок bij невелика, то числоgij мало отличается от bij (если число bij задано). В частности, если орграф с числами bijоказывается сбалансированным, то bij =gij. Вектор x0=(x01,…,x0n) назовём сбалансированным, если x0i /x0j=gij, " i, j, i < j. Такой вектор существует. Если х0 — сбалансированный вектор, то и lх0 — сбалансированный вектор, " l > 0. Функцию качества g(x) будем искать в классе функций, удовлетворяющих следующим условиям. 1. g(lx)=l g(x), " l > 0. 2. g(x)= f(x), если х –сбалансированный вектор. 3. Если f(x) = f(x0), где х0 –сбалансированный вектор, то g(x)£ g(x0). Первое условие означает, что интегральный показатель качества возрастает линейно с пропорциональным ростом всех показателей. Смысл остальных условий состоит в том, что максимум показателя качества достигается на сбалансированных векторах при равных значениях линейного показателя f(x). Итак, интегральный показатель качества предлагается оценивать функцией

Чем жёстче требования к пропорциональности показателей i, j , тем больше должен быть коэффициент xij. На практике в некоторых случаях требования к пропорциональности показателей i, j являются односторонними, то есть, нежелательной является ситуация, когда xi < gij xj, а 2 условие xi ³ gij xj приемлемо. Тогда слагаемое xij(xij— gij) следует заменить на слагаемое 150

Новая функция g(x), как нетрудно проверить, будет удовлетворять сформулированным выше требованиям. До сих пор предполагалось, что числам bij, определяющим желательные пропорции между некоторыми показателями, соответствует связный орграф. В общем случае, этот орграф может оказаться несвязным, состоящим из m компонент связности. Каждой компоненте связности соответствует группа взаимозависимых показателей. В этом случае, для r-ой компоненты связности изложенным выше методом определяется функция gk(xk),где xk — вектор значений показателей, соответствующих k-ой компоненте связности. И тогда интегральный показатель качества будет определяться функцией

Учёт взаимного влияния комплекса мониторинговых показателей и системы индикаторов для каждого показателя качества требует междисциплинарных исследований колоссального объема. Архитектурной целостности этих исследований можно добиться, используя методологию системного анализа и математического моделирования. Литература 1. Граничина О.А. Математические модели управления качеством образовательного процесса в вузе с активной оптимизацией // В сб. Стохастическая оптимизация в информатике. Вып.2. – СПб: Изд-во СПбГУ. 2006 (2,0 п.л.). 2. Марков А. А., Распространение закона больших чисел на величины, зависящие друг от друга. — Известия физико-математического общества при Казанском университете. — 2-я серия. — Том 15. (1906) — С. 135—156.

Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Емельяненко В.В., Никонов А.М.*, Ракитская Е.М. ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОСТИ ДИОКСИДА УРАНА НА ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ", Подольск, Россия *ОАО "Красная Звезда" Vybyvanets V.I., Gontar A.S., Emelyanenko V.V., Nikonov A.M.*, Rakitskaya E.M. EFFECT OF POROSITY ON WATER ABSORPTION OF URANIUM DIOXIDE FSUE "SRI SIA "LUCH", Podolsk, Russia, *OАО "Red Star" 151

При выводе термоэмиссионной ядерной энергетической установки (ЯЭУ) на орбиту, в результате отказа средств выведения может возникнуть аварийная ситуация с попаданием активной зоны ЯЭУ в воду. Заполнение полостей активной зоны водой приводит к росту реактивности реактора, в результате которого реактор может стать надкритичным (Кэфф – эффективный коэффициент размножения нейтронов в реакторе больше единицы). Например, для реактора [1,2], содержащего 90 электрогенерирующих каналов (ЭГК) с тепловыделяющими элементами, эффект заполнения внутренних полостей ЭГК под эмиттерной оболочкой составляет величину порядка 4,0эфф, где эфф – эффективная доля запаздывающих нейтронов. Из них величина порядка 1,0эфф соответствует заполнению внутренних пор в топливе. При заполнении только полостей, окружающих топливо, реактор находится в подкритическом состоянии (Кэфф <1), дальнейшее водопоглощение воды топливом может привести к выходу реактора в надкритическое состояние (Кэфф >1) и, как следствие, к возрастанию нейтронной мощности и температур в активной зоне. Наличие отрицательных обратных связей по температурам элементов активной зоны, включая топливо и "водяной" эффект (испарение воды при ее нагреве), несколько ограничивают рост нейтронной мощности и температур элементов активной зоны. На каком уровне произойдет это ограничение, зависит от соотношения скорости ввода положительной реактивности под влиянием скорости заполнения водой и быстродействия отрицательных обратных связей. Проведенные расчеты показывают наличие весьма четкого порогового значения скорости ввода "внешней" реактивности 0,09эфф/с [1, 2], ниже которого процесс протекает устойчиво, то есть, после достижения пика мощности и температур топлива, не превышающих температуру плавления, мощность возвращается к значению, близкому к нулю. При превышении этого порогового значения скорости ввода "внешней" реактивности возникает положительная обратная связь по мощности, реактивность и мощность реактора непрерывно возрастают вплоть до температур плавления топлива. При снижении значения скорости ввода "внешней" реактивности снижаются скорость и величина мощности реактора и последствия запроектной аварии. Максимально допустимая скорость ввода "внешней" реактивности несколько снижается с возрастанием глубины погружения, т.е. зависит от наружного гидростатического давления. Таким образом, для расчетного анализа запроектной аварии с падением активной зоны в воду имеет важное значение знание величин водопоглощения топлива, скорости водопоглощения и их зависимость от наружного давления. Водопоглощение сопровождается также окислением UO2, и на поверхности таблеток образуется слой высшего окисла, а часть урана в виде UO3Н2О может перейти в воду [3]. Однако при температуре до 300 К эти процессы развиваются медленно и скорость поступления урана в воду находится на уровне 10-6 г/лсутки. Отсюда следует, что накопление урана в воде может лишь незначительно превысить фоновые значения [3,4]. 152

Таким образом, основная опасность водопоглощения вызвана увеличением реактивности, и она возрастает в связи с необходимостью использования оптимизированного по структуре UO2 с повышенным уровнем преимущественно открытой пористости для достижения длительного ресурса ЯЭУ [5]. Так для таблеток UO2 с плотностью 95% и выше от теоретической плотности (ТП) содержание сорбированной влаги на порядок меньше, чем при 90% ТП [4]. Цель настоящей работы заключается в исследовании водопоглощения таблетками диоксида урана различной пористости при сопутствующем изменении структуры. Для исследования водопоглощения были изготовлены 2 типа таблеток с различной пористостью:  таблетки UO2 с равноосной мелкозернистой структурой (РОС), пористость не более 8 %;  таблетки UO2 со стабилизированной открытой пористостью (СОП), пористость не более 25 %. Исследуемые таблетки помещали в воду, где они находились при атмосферном давлении или давлении аргона ~ 2 атм. над поверхностью воды; продолжительность контакта таблеток с водой составляла от 1 до 117 часов. Исследования после испытаний проводили по методике [6]. Для выявления возможного влияния особенностей структуры таблеток РОС и СОП на их водопоглощение все выдержки были проведены на одних и тех же таблетках, микроструктура которых приведена на рис.1. Для того, чтобы исключить влияние остаточного содержания влаги в серии повторяемых экспериментов, была проведена сушка образцов и дальнейшее определение изменения их веса, которое показало, что перед каждым последующим экспериментом достигалось практически полное удаление влаги. Среднее изменение веса после испытаний при атмосферном давлении составило 0,003%, под давлением аргона – 0,005%.

а)

б)

153

в)

г)

д)

е)

Рис.1. Микроструктура таблеток диоксида урана а – таблетка РОС с пористостью 6,3%, (х1000); б – таблетка РОС с пористостью 6,7%, (х1000); в – таблетка СОП с пористостью 15,8%, (х80); г – таблетка СОП с пористостью 8%, (х80); д – таблетка СОП с пористостью 24,9%, (х80); е – таблетка СОП с пористостью 23,6%, (х80) Обобщенные данные по влиянию продолжительности контакта с водой на удельное водопоглощение, отнесенное к массе (г) и пористости (%П) таблеток, представлены в таблице 1 и на рис.2-3. Таблица 1 Структура Атмосфера Пористость,% Обозначение привеса на таблетки кривых рис.2 и 3 г г,%П

POC

СОП

воздух аргон воздух аргон воздух аргон

6,3 6,7 15,8 8,0 24,9 23,6

154

1 2 3 4 5 6

Привес, г

2,5 5 2

102 1,5 1 3

0,5

1 0 0

100

117

Продолжительность выдержки, ч

Рис.2. Водопоглощение таблеток диоксида урана при атмосферном давлении (обозначения указаны в таблице) Привес, г

6 6

102 4

4 2

2 0 0

100

117

Продолжительность выдержки, ч

Рис.3. Водопоглощение таблеток диоксида урана под давлением аргона (2 атм.) над поверхностью воды (обозначения указаны в таблице) Видно, что при атмосферном давлении таблетки с пористостью менее 8% имеют низкое водопоглощение и быстро насыщаются водой независимо от типа структуры и величины внешнего давления. Одновременное повышение пористости до ~ 25% и внешнего давления до 2 атм приводит к увеличению водопоглощения примерно на порядок. Полученная информация по степени и скорости водопоглощения таблеток UO2, позволяет моделировать аварийные процессы, связанные с попаданием реактора в воду. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ Литература 1. Никонов А.М., Швайков В.Л., Ионкин В.И., Иванов Е.А., Цвирко В.А. Анализ и математическое моделирование запроектной аварии, связанной с попаданием разрушенного реактора в водородосодержащие среды // VIII Российская научная конференция "Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях". Тезисы докладов – Россия, Обнинск, сентябрь 2002 . 155

2. Никонов А.М., Швайков В.Л., Пышко А.П., Хоромский В.А. Математическое моделирование и оценка последствий запроектной аварии, связанной с попаданием разрушенного реактора в воду с учетом циклов расхолаживания и последующей активности // Межотраслевая тематическая конференция "Теплофизика -2005". Тезисы докладов – Россия, Обнинск, 2005 – 102 с. 3. Герасимов В.В. Коррозия урана и его сплавов. -М.: Атомиздат, 1965, 95 с. 4. Ма Б.М. Материалы ядерных энергетических установок. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 407 с. 5. Гонтарь А.С., Нелидов М.В., Ракитская Е.М. и др. Конструкционные и топливные материалы твэлов термоэмиссионных ЯЭУ // Атомная энергия, т.99, вып.5, 2005, с.365-371. 6. ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88). Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения.

Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Гриднев А.А., Емельяненко В.В., Ракитская Е.М. ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРЕСС-ПОРОШКА ДИОКСИДА УРАНА НА ЭВОЛЮЦИЮ МИКРОСТРУКТУРЫ ТОПЛИВНОГО СЕРДЕЧНИКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТВЭЛА ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ", Подольск, Россия Vybyvanets V.I., Gontar A.S., Gridnev A.A., Emelyanenko V.V., Rakitskaya E.M. EFFECT OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTION OF DIOXIDE URANIUM PRESS-POWDER ON EVOLUTION OF HIGH-TEMPERATURE FUEL ELEMENT CORE MICROSTRUCTURE FSUE "SRI SIA "LUCH", Podolsk, Russia В высокотемпературных твэлах термоэмиссионных реакторовпреобразователей (ТРП) при температурах оболочки выше 1600 оС происходит существенная перестройка исходного диоксида урана с равноосной структурой в столбчатую с радиально ориентированными столбчатыми зернами различной ширины в зависимости от условий облучения. Ширина столбчатых зерен оказывает существенное влияние на деформационное поведение твэла, так как определяет характеристики ползучести диоксида урана и, соответственно, напряженно-деформированное состояние оболочки под действием распухающего сердечника. В работе рассмотрена возможность моделирования при термических испытаниях во внереакторных условиях структурного состояния таблеток из диоксида урана путем выбора исходного гранулометрического состава пресспорошка для возможности исследования свойств диоксида со структурой, формирующейся в различных условиях облучения. 156

На рис.1 показан типичный спектр пор в холоднопрессованных заготовках из шихты мелкодисперсного порошка UO2 и спеченных таблеток UO2 с равноосной микроструктурой зерен. Из рис.1 следует, что в таблетках UO2 с равноосной структурой зерен преобладают поры размером до 10 мкм. Такие поры мигрируют в поле градиента температуры без изменения своей формы [1] и поэтому не оказывают заметного влияния на процесс формирования столбчатой микроструктуры.

1 – заготовка; 2 – высокоплотная таблетка (плотность ~ 97 % от теоретической плотности) Рис.1. Характерное распределение пор в диоксиде урана с размером зерна 7-10 мкм В таблице 1 приведены характеристики столбчатых зерен UO2 после испытания твэлов в составе ядерных зон наземного прототипа ТРП [2]. Видно, что температура и продолжительность испытаний не определяют ширину сформированных столбчатых зерен. Модельные внереакторные исследования показали, что в топливных сердечниках твэлов может формироваться микроструктура с шириной столбчатых зерен до 300-400 мкм, что приводит к резкому повышению сопротивления ползучести UO2 и тем самым снижает эффективность оболочки твэла (рис.2) [2].

157

Таблица 1. Ширина столбчатых зерен UO2 твэлов, испытанных в составе наземных прототипов ТРП Ядерная Ресурс, Температура Температура Ширина о о зона час оболочки твэла, С топлива, С зерен, мкм 1599 176 1560 1675 164 1709 133 Э-31 3103 1613 154 1570 1675 62 1706 47 1493 85 1460 1556 143 1579 158 Я-24 1,4104 1586 133 1545 1638 186 1656 170

1 – 1700 оС, П = (2-4) %; 2 – 1800 оС, П = (2-4) %; 3 – 1700 оС, П = 12 % Рис.2. Зависимость скорости ползучести UO2 от ширины столбчатого зерна, при напряжениях предела линейной ползучести (расчет) В таблице 2 приведены размеры столбчатых зерен после ампульных испытаний по данным зарубежных исследователей [3].

158

Таблица 2. Размеры столбчатых зерен по данным зарубежных исследователей Температура оболочки, Средняя температура Ширина зерна, о о С топлива, С мкм 1650 25-50  1475 1650 1800 60 1840 1990 60 Здесь также отсутствует соответствие между температурой топлива и шириной столбчатого зерна. Анализ приведенных данных позволяет полагать, что в топливных сердечниках, сформированных из таблеток UO2 с микроструктурой в виде равноосных зерен, формирование микроструктуры столбчатых зерен осуществляется одновременно в ансамбле центров рекристаллизации без влияния на этот процесс мигрирующих сферических и квазисферических пор размером  10 мкм. Очевидно, что распределение центров рекристаллизации в исходной микроструктуре топливных сердечников носит статистической характер, определяющий геометрию столбчатых зерен. В отличие от мелких пор поры размером более 10 мкм в поле градиента температуры вытягиваются вдоль термического градиента в узкие микроканалы, располагающиеся по границам столбчатых зерен [4]. Это обстоятельство указывает на то, что с помощью определенного преобладающего спектра крупных пор и пористости в таблетках UO2 можно управлять геометрией формирующихся столбчатых зерен. Для реализации этой цели использован метод получения гранулированного ядерного топлива, заключающийся в измельчении спеченных таблеток UO2 [5]. Спеченные из плотных гранул таблетки UO2 имели пористость 15-22 % [6, 7]. В таблице 3 приведены характеристики таблеток UO2, различного гранулометрического состава. Таблетки UO2 из каждой партии были подвергнуты металлографическому анализу. На рис.3 представлено распределение пор в таблетках UO2.

159

П, % 17,6 17,5 18,0 22,6 21,0 17,7 17,6 16,8 16,4 18,4 17,8

Количество

Таблица 3. Характеристики спеченных таблеток UO2 Партия Крупка, отн., мкм % т.п. +315-500 82,4 1 82,5 82,0 77,4 2 -315 79,0 82,3 82,4 83,2 83,6 +064-200 81,6 3 82,2

Размер пор,

а) б) Рис.3. Спектры пор в таблетках UO2 партии 1(а) и партии 3(б) Из анализа спектров пор следует, что пористость в таблетках UO2 сформирована преимущественно крупными парами, которые в поле градиента температуры способны вытягиваться в микроканалы и тем самым влиять при рекристаллизации исходных таблеток UO2 на геометрию формирующихся столбчатых зерен. С целью исследования характеристик микроструктуры топливного сердечника, формируемой в условиях испытаний твэла ТРП, были проведены внереакторные испытания макетов твэла с центральным электронагревом в соответствующих температурных условиях. На рис.4 приведены фотографии микроструктуры таблеток UO2 до испытаний (а) и после испытаний (б).

160

п.1 (х12,5)

п.3 (х12,5) а)

п.1 (х50)

п.3 (х50)

б) Рис.4. Микроструктура таблеток UO2 до (а) и после (б) испытаний Анализ микроструктуры шлифов испытанных таблеток UO2 показал, что в температурных условиях испытаний макетов высокотемпературного твэла происходило формирование практически однородной столбчатой структуры с усредненной шириной столбчатых зерен, не превышающей 160 мкм, с пористостью в виде сетки протяженных пограничных микроканалов. Таким образом, выбор гранулометрического состава пресс-порошка позволяет управлять формированием микроструктуры столбчатых зерен в топливных сердечниках из диоксида урана высокотемпературных твэлов термоэмиссионного реактора-преобразователя при температурах оболочки  1600 оС. С другой стороны, указанное обстоятельство позволяет изготавливать образцы UO2 с различной столбчатой структурой для экспериментального исследования их физико-механических характеристик. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ. Литература 1. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение макроскопических включений в твердых телах. – М.: Металлургия, 1971, - 344 с. 2. Degaltsev Yu.G., Kuznezov V.F., Ponomarev-Stepnoi N.N., Slabki V.D. PostReactor Research and TFE Lifetime Prediction for TOPAZ-2 System. Proc. of the 12th Symposium on Space Nuclear Power and Propulsion. Albuquerque, 1995, part 1, p.p.523-527. 3. Bauer A.A. A Model for the High Temperature Swelling of Clad Oxide Fuel Nuclear Technology, 1972, v.13, p.p.65-70. 161

4. Шулепов Л.Н., Кучеров Р.Я. Движение и изменение формы поры в температурном поле вследствие процессов испарения и конденсации. Инж.физ. журн., 1983, т.44, вып.1, с.8387. 5. Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Каштанов А.Н., Меньшикова Т.С. Высокотемпературное ядерное топливо. – М. Атомиздат, 1978 – 432 с. 6. Бабин В.И., Гонтарь А.С., Ракитская Е.М. и др. Модифицированный диоксид урана. Тезисы 4-й отрасл. конф. "Ядерная энергетика в космосе. Материалы. Топливо". Подольск, 1993, с.881882. 7. Гонтарь А.С., Гриднев А.А., Ракитская Е.М. и др. Оптимизация структуры диоксида урана применительно к твэлу термоэмиссионного реактора-преобразователя. Атомная энергия, т.99, вып.4, 2005 г, - СС. 264-268.

Дядюк М.Н., Касьяненко И.С., Алтухов В.И. Вигаев В.П.**, Калитка В.С.*, Саввин В.C.** ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ТАЛЛИЕВЫХ И ВИСМУТОВЫХ МАКРООБРАЗЦОВ ВТСП-КЕРАМИКИ С РЕКОРДНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет, Пятигорск, Россия *Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия **Институт высоких технологий, Москва, Россия Dyadyuk M.N., Kasyanenko I.S., Altukhov V.I., Vigaev V.P.**, Kalitka V.S.*, Savvin V.S.** PREPARATION AND PROPERTIES OF THALLIUM AND BISMUTH MAKROSAMPLES HTSC-CERAMICS WITH RECORD CHARACTERISTICS Pyatigorsk State Humanitarian-Technology University of, Pyatigorsk, Russia Moscow State University, Moscow, Russia Institute of High Technologies, Moscow, Russia 1. Введение. В настоящем сообщении рассмотрены вопросы оптимизации параметров технологических режимов ускоренного синтеза образцов таллиевой и висмутовой ВТСП-керамики с рекордными характеристиками. Имеются в виду конкурентоспособные объемные образцы керамики, позволяющие наладить выпуск имеющих коммерческое значение ВТСП-продуктов. Если 7-9 лет назад длина производимых ВТСП-проводников ограничивалась 1 м ((Tl, Pb)-1223 провод с Jc до 104А/см2 при 77 К), то сегодня это ленты ((Tl, Bi)-1223 и Tl-1223 ВТСП-провода второго поколения) с высокой токонесущей способностью, длиной более 1000 м и средним критическим током Jc~300 А на 1 см ширины (американские компании SuperPower и American Superconductor (AMSC) [1 гл.17]). Министерство энергетики США ставит задачу 162

получить значение тока Jc свыше 1000 А/см ширины. Стоимость наиболее доступного ВТСП-прибора (SuperPower) еще два-три года назад составляла около 40 долларов США за один метр. С 2008 года реальный объем производства этих компаний составляет не менее 100 километров ВТСП-провода в год. Остальные компании и разработчики продажи провода пока не ведут. С 2007 года в России действует программа по сверхпроводниковым технологиям в электроэнергетике, в рамках которой уже создан трехфазный 30- и 200-метровый ВТСП-кабель. Этот кабель планируется установить на подстанции Марфино в Москве. Оба кабеля изготовлены в институте кабельной промышленности (ВНИИКП) с использованием ВТСП-провода первого поколения американского и японского производства [1]. Технологии изготовления ВТСП-лент второго поколения разрабатываются на химическом факультете МГУ им. Ломоносова при участии Института физики металлов УрО РАН. Возможность увеличения критического тока на сегодня, в основном, связывают с увеличением толщины сверхпроводящего слоя без существенного снижения остроты текстуры. В трехслойном ВТСП-покрытии толщиной 2 мкм уже дают критический ток до 660 А/см ширины. Другой путь увеличения критического тока - это усиление пиннинга за счет концентрации преднамеренно введенных центров пиннинга и большого потенциала пиннинга [1 стр.425]. При этом важную роль играют различные возможные методы осаждения эпитаксиальных пленок YBCO и других исходных ВТСПматериалов на подготовленные подложки. Выбор метода получения подложки и исходного ВТСП-керамики или провода первого поколения приобретает ключевое значение, поскольку этим определяется соотношение цены и эксплуатационных характеристик ВТСПпровода и успех внедрения технологии в производство для коммерциализации. Интерес к подходящим для этих целей материалам Тl и Bi побудил авторов возобновить работы по оптимизации ускоренного синтеза ВТСП-керамики с рекордными физическими характеристиками. Измерение свойств, полученных ранее (1989-1990 гг. [2-5]) образцов ВТСП-керамики, проверенные в 2011 году на химическом и физическом факультетах МГУ, подтвердили ранее полученные нами результаты. 2. Результаты исследований. Нами были рассмотрены различные технологии синтеза таллиевой и висмутовой керамики и реализована технология синтеза, дающая стабильные, с оптимальными характеристиками, образцы ВТСП-керамики [2-7]. В результате, на этих образцах керамики различного стехиометрического состава нами получены температуры сверхпроводящего перехода от 93 до 125 К и с плотностями транспортных критических токов от 300 до 500 А/см2. Были изучены дифракционные рентгеновские спектры, измерен эффект Мейсснера и проведены магнитные и резистивные измерения для образцов с различной температурой сверхпроводящего перехода [4-7]. Однако в ходе исследований плотность транспортного критического тока измерялась методом падения напряжения на образцах. Удельное сечение 163

транспортных ВТСП-жгутов на образцах не было промерено и плотность транспортного критического тока считалась по сечению образца, а не для ВТСП-жгута. Таким образом, есть основания утверждать, что реальная плотность транспортного критического тока полученных образцов превышала 1500-2000 А/см2. Если увеличить удельную плотность ВТСП-жгутов в материале, то можно величину плотности транспортных критических токов поднять ещё в несколько раз [6-8]. Однако по причинам, не зависящим от авторов и из-за прекращения финансирования, эти работы в 1991-1992 гг. были приостановлены, оптимизация удачно найденных режимов технологии не получила завершения. В работе кроме однофазных образцов с ВТСП-переходом при 125 К, на которых в основном и отрабатывалась технология синтеза, были получены 2-х и 3-х фазные образцы с переходами при 145-150 К, 170-175 К, 193-195 К. Были получены и отдельные монофазные образцы с аномально высокой температурой сверхпроводящего перехода. Это указывает на реальность как перспективы повышения критической температуры сверхпроводника (при выделении моно-фазы), так и перевода высокотемпературной сверхпроводимости из области «азотных» температур в область температур «сухого льда» (твердая двуокись углерода) и выше. В итоге нами была (еще в 1989-1990 гг.) разработана технология стабильного ускоренного синтеза таллиевой ВТСП-керамики, процесс синтеза был значительно сокращен по времени (по сравнению с известными двухступенчатыми технологиями). Синтез Tl и Bi ВТСП-керамики перестал быть лабораторным и после несложной доработки здесь возможна трансформация его в заводской технологический процесс. 3. Обсуждение. Данные ряда измерений, которые проводились в МГУ (Физический и Химический факультеты, Москва), НИИ Физики РГУ (г. Ростовна-Дону) и ЧИГУ (Физический факультет, Грозный), приведены на рис. 1-5 и в таблице 1. Результаты различных исследований коррелируют между собой. Первоначальные данные по разработке настоящей технологии синтеза таллиевых ВТСП-керамик и исследованию их свойств были частично опубликованы в разное время в региональной печати и в материалах конференций (г. Ростов-на-Дону, г. Ставрополь, г. Грозный [2-7]). По имеющимся литературным данным [8-15], полученные в ходе исследований таллиевой ВТСП-керамики результаты до сих пор остаются и актуальными и рекордными, что делает дальнейшие исследования в этом направлении весьма перспективными. Эти выводы подтвердились данными опытов, проверенными недавно (2011 г.) в МГУ. Подробнее полученные при этом теоретические расчеты результаты будут обработаны и представлены нами позже.

164

Таблица 1. № образца Индексы соединения TIBaCaCuO 18.2.56 2212 18.2.33 2223 18.1.63 2201 2212 16.1.56 2212 19.1.65 2201 2212 4.1.36 2234 1245 4.2.26 16.2.67 19.2.74

Количество фаз 1 2 2 1 2 2

Тс, К

113 103 123 93 110 110 93 113 115 119

Jc, А/см2

288 277 135 203 187 315

Содержание фаз, % 80 20 70 25 65 75 30 55 25 50

338 407 388

Рис. 1. Схема слоистой структуры сверхпроводников типа Tl2Ba2Can-1CunO2n+4

165

различных

фаз

таллиевых

Рис. 2. Дифракционный рентгеновский спектр образца Tl2Ba2Can-1CunO2n+4 представляющего собой смесь двух сверхпроводящих фаз - 2223 и 2212.

Рис. 3. Эффект Мейснера в образцах таллиевых ВТСП. Температуры перехода в сверхпроводящее состояние: 1 - 93 и 110 К, 2 - 110 К, 3- 115 К, 4-103 и 123 К, 5- 123 К

Рис. 4. Магнитные измерения в таллиевых образцах ВТСП с характерными изломами на кривых при температурах, значительно превышающих температуры основного перехода

166

Рис. 5. Температурный ход электросопротивления (четырехконтактный метод) таллиевых образцов с изломами на кривых при температурах, значительно превышающих температуры основного перехода 4. Выводы. Результаты настоящей работы позволяют утверждать о возможности получения следующих характеристик образцов ВТСП-керамики: 4.1. Рабочие температуры новых ВТСП - материалов значительно превысят существующий мировой уровень 125-127К и достигнут температур «сухого льда» - твердой углекислоты (195 К) и выше. Это позволит перейти на качественно иной температурный режим работы сверхпроводников. В настоящее время температурные режимы опытных промышленных образцов ВТСП-изделий находятся в районе температур кипения жидкого азота (77К). 4.2. Плотность транспортного критического тока в ВТСП-материалах можно будет поднять от 300-500 А/см2, до нескольких тысяч А/см2. Подобные результаты пока удается получить лишь на ВТСП-плёнках, но не на макрообразцах. 4.3. Предлагаемые авторами ускоренные технологические режимы синтеза ВТСП - материалов и теоретическая обработка полученных результатов существенно решена в продукции ВТСП-производства. 4.4. Общая себестоимость изделий из новых ВТСП-материалов при серийном производстве будет существенно ниже, чем у ВТСП-материалов 2 поколения. Таким образом, данная технология [2-7] имеет выгодные перспективы, по сравнению с известными [8-15] методами получения синтеза ВТСПматериалов. Физико-технические характеристики этих образцов позволят применять их: в электроэнергетике для изготовления транспортных кабелей нового типа; для создания новых электродвигателей и генераторов, имеющих удельную мощность, многократно превышающую удельную мощность известных электроустановок, и с размерами много меньшими, чем у последних; в производстве экологичных криоустановок, основанных на магнитокалориметрическом эффекте и не содержащих фреона; для создания нового типа энергонакопителей, использующих мощные магнитные поля, создаваемые ВТСП-обмотками; во многих других областях науки и техники. В итоге результаты НИР уже на первых этапах, очевидно, будут иметь коммерческое значение, а продукты ВТСП-производства будут конкурентоспособны на мировом рынке. 167

Литература 1. Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников / Под ред. Гояль А. Пер. с анлг./ Под ред. А.Р.Кауль. – М.: Издательство ЛКИ, 2009. – 432 с. 2. Разработка технологии получения ВТСП-керамики на основе талли. Алтухов В.И, Вигаев В.П., Косарева Г.А, Саввин B.C., Сидоров С.Б., Фесенко Е.Г.Сборник статей ЧИГУ. – Грозный, 1989. - 11-15 с. 3. Оптимизация технологических режимов получения ВТСП-керамики на основе таллия. Алтухов В.И, Вигаев В.П., Косарева Г.А, Саввин B.C., Таранин Д.А. Фесенко Е.Г. Тезисы доклада./ ЧИГУ, г. Грозный, НИИ Физики РГУ, г.Ростов-на- Дону., НТ-26, ДонФТИ, 1990 г. 4. Избыточная проводимость неоднородных образцов таллиевой керамики и перспективы повышения Tl: Тез. Докл./ Алтухов В.И, Вигаев В.П., Саввин B.C., Сидоров С.Б. -ЧИГУ., НТ-26, ДонФТИ, 1990 г, с.32. 5. Технология получения ВТСП - керамики на основе таллия. Тез.докл./ Всесоюз. семинар: «Проблемы зонной теории кристаллов»7-9 дек. 1990 г. - 31 с. 6. Алтухов В.И. Зависимость температуры перехода от состава таллиевых сверхпроводников в модели Хаббарда. Сб. научных трудов. Вопросы математики и математического моделирования перспективных технологий материалов и систем. ЮРГТУ (НПИ) г.Новочеркасск, 1997г. - с.27-29. 7. Избыточная проводимость таллиевой ВТСП-керамики. Алтухов В.И., Вигаев В.П., Саввин B.C. VI регион, научно-техн. конф. «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону», с. 11-12, 2002г, Ставрополь. 8. Аврамов П.В., Овчинников С.Г. Эффекты сильных электронных корреляций в рентгеновских и электронных спектрах ВТСП (обзор). ФТТ, т.42, №5, 2000, с.770-790. 9. Акимов А.И., Лебедев С.А., Ткаченко Т.М. Высокотемпературный таллиевый сверхпроводник 2212 с частичным замещением кислорода фтором и кальция церием. ФТТ, 2007,т. 49, вып. 3, с. 198-204. 10. Боголюбов Н.А. Универсальная зависимость критического тока в керамических высокотемпературных сверхпроводниках. ФТТ,2007, т.11, вып.1, с.69-73. 11. Белевцов JI.B., Костиков А.А. Критический ток текстурированных гранулярных сверхпроводников в области сильных магнитных полей. ФТТ, 2007, т. 49, вып. 6, с. 1006-1011. 12. Головашкин А.И. ВТСП - необычные объекты физики твердого тела. Препринт, ФИАН, №10, 2005, 32с. 13. Кузнецов М.В. Морозов Ю.Г. Применение метода СВС для производства ВТСП- Наука - производству (Сверхпроводимость), №10 (35), 2000, с. 40-45. 14. Черноплеков Н.А. Сверхпроводниковые технологии: современное состояние и перспективы практического применения. Вестник РАН, т. 71, №4, с. 303-319, 2001. 15. Сверхпроводники для электроэнергетики. Информационный 168

бюллетень. Изд. РНЦ «Курчатовский институт», Т. 4, вып. 3, июнь 2007 с. 1-4.

Колесников Е.Г., Степанчиков П.А. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ КИСЛОРОДА В ЭМИТТЕР КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕРМОЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ», Подольск, Россия Kolesnikov E.G., Stepanchikov P.A. IONIC IMPLANTATION OF OXYGEN IN THE EMITTER AS A METHOD TO INCREASE A THERMIONIC CONVERTER EFFICIENCY FSUE «SRI SIA «LUCH», Podolsk, Russia 1 Влияние кислорода на выходные параметры термоэмиссионных преобразователей (ТЭП). Введение в межэлектродный зазор (МЭЗ) в качестве добавок к парам цезия газов электроотрицательных элементов является способом улучшения электрических характеристик ТЭП. На данный момент наибольший интерес представляет введение кислорода. Совместная адсорбция кислорода и цезия увеличивает теплоту десорбции цезия и одновременно приводит к значительно большему снижению работы выхода катода и анода. Соответственно, снижается и давление цезия, необходимое для получения оптимальной работы выхода катода, так что, в целом, выходные характеристики ТЭП существенно улучшаются. При высоких температурах (порядка 2000К) адсорбированная пленка может существовать либо при постоянном поступлении кислорода на поверхность извне, либо за счет диффузии из объема металла. Такие равновесные пленки кислорода на тугоплавких металлах повышают работу выхода подложки. В работах [1, 2, 3] проводились исследования эмиссионных характеристик коллекторов из монокристаллов и поликристаллов тугоплавких металлов после имплантации кислорода в парах цезия. Во всех случаях после удаления окислов с поверхности образцов путем термического испарения на поверхности оставалась лишь динамически равновесная пленка сегрегированного кислорода. При этом наблюдалось повышение работы выхода обработанной поверхности и, соответственно, при адсорбции Cs общее понижение работы выхода, по сравнению с необработанной поверхностью. Современные коллектора ТЭП изготавливаются из поликристаллических материалов, существенно охрупчивающихся при имплантации, тем самым ограничивая применение данного способа внедрения кислорода на практике. Авторами данной статьи рассматривается возможность использования имплантации для насыщения монокристаллического эмиттера кислородом с целью повышения эффективности термоэмиссионного преобразователя энергии. 169

2 Моделирование имплантации кислорода. Глубина и профиль имплантации кислорода в вольфрам оценивались с помощью пакета SRIM 2008, построенного на модели Циглера-БирзагаЛитмарка (Ziegler-Biersack-Littmark, 1985) [4]. Поскольку рассматривается имплантация кислорода в вольфрам (отношение масс порядка 12) при энергиях килоэлектронвольтного диапазона, то поведение иона в мишени отвечает режиму линейных каскадов, т.е. достаточно учитывать только двухчастичные столкновения, описываемые законами классической механики [5]. Метод расчёта заключается в моделировании движения в мишени отдельных ионов с равной начальной энергией и различным прицельным параметром. Величина параметра задается генератором случайных чисел (метод Монте-Карло), а затем при конкретном значении прицельного параметра рассчитываются угол рассеяния в системе центра масс и энергия, переданная атому мишени. При большом числе рассматриваемых ионов распределение глубины их проникновения в мишень перестаёт зависеть от их количества и стабилизируется. Средняя глубина имплантации (средний нормальный пробег иона) находится по максимуму полученного распределения. Полученная в результате моделирования зависимость средней глубины имплантации от энергии ионов представлена на рис. 1. В работе [1] осуществлялась имплантация кислорода в монокристалл молибдена (грань 110) на глубину около 1000Å. Исходя из этого, для моделирования имплантации кислорода в вольфрам была выбрана энергия порядка 100-150 кэВ.

Средняя глубина, Å

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

100

150

200

Энергия ионов, кэВ

Рис. 1. Средняя глубина имплантации в зависимости от энергии ионов Расчётное распределение кислорода по глубине в вольфрамовой мишени для начальной энергии ионов 100 кэВ показано на рис. 2 (а). Средняя глубина имплантации составила 730Å (73 нм). Распределение установилось после рассмотрения 10000 ионов. Масштаб по оси ординат условный. 170

а)

б)

Рис. 2. а) Профиль распределение имплантированных ионов кислорода в вольфраме; б) Траектории движения ионов кислорода в решетке вольфрама (серый). Область возмущения (черный). Энергия имплантации 100 кэВ На рис. 2 (б) представлены траектории движения ионов кислорода в вольфраме (черные кривые), а также атомы, на которые имплантируемые ионы оказали влияние (область возмущения, серый цвет). Как видно из рис. 2 (б), зоны возмущения локализованы вблизи места столкновения иона с атомами решетки. Поэтому можно сделать вывод, что характер торможения иона в мишени соответствует режиму линейных каскадов, т.е. приближение двухчастичных столкновений справедливо, и расчетная модель корректна. Малая зона возмущений также говорит о том, что радиационные повреждения, вызываемые ионом кислорода энергией 100 кэВ в вольфраме, незначительны. 3 Вывод. Проведено моделирование имплантации кислорода в поверхность на примере вольфрамового эмиттера. Определено среднее распределение внедренных ионов по глубине эмиттера в зависимости от энергии. Определен профиль распределения имплантированных ионов кислорода в вольфраме. Дальнейшим развитием способа является определение выходной характеристики преобразователя и диффузии кислорода в объеме эмиттера. После этого станет возможным определить концентрацию кислорода, которую необходимо имплантировать в эмиттер для поддержания равновесного процесса выхода кислорода на поверхность в течение ресурса преобразователя. Литература 1. Геращенко С.С., Засимович И.Н. и др., Эмиссионные свойства монокристалла молибдена с имплантированным кислородом (грань 110) в парах цезия // Непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. Тезисы докладов конференции по термоэмиссионному методу преобразования энергии. Обнинск, 10-12 октября 1984 г. 171

2 Кокосадзе Т.С., Цакадзе Л.М., Цхакая В.К., Термоэмиссионный преобразователь с электродами, имплантированными ионами кислорода // Непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. Тезисы докладов конференции по термоэмиссионному методу преобразования энергии. Обнинск, 10-12 октября 1984 г. 3 Геращенко С.С., Гусева М.И. и др. ТЭП с коллектором из Mo(110) с имплантированным кислородом // Непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. Тезисы докладов конференции по термоэмиссионному методу преобразования энергии. Обнинск, 10-12 октября 1984 г. 4 Hernandez-Magnas et al., J. Appl. Phys., Vol. 91, №2, 2002, pp. 658-667. 5 Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов // Киев: Наукова думка, 1988. - 296 с.

Мурашова И.Б., Даринцева А.Б., Осипова М.Л. ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ КАК МЕТОД СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ДЕНДРИТНОГО МЕДНОГО ОСАДКА ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия Murashova I.B., Darintseva A.B., Osipova M.L. IMPULSE ELECTROLYSIS AS THE METHOD OF STRUCTURAL STABILIZATION FOR DENDRITIC COPPER DEPOSIT FSAEI of HPE «Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin», Yekaterinburg, Russia В промышленном гальваностатическом режиме электролиза дендриты изменяют структуру по мере электрокристаллизации. Быстрое их удлинение сразу после включения тока характерно образованием тонких разветвленных ветвей с маленьким радиусом кривизны вершин rT. Высокая плотность таких вершин на фронте роста N приводит после обработки снятого со стержня осадка к получению порошка с высоким содержанием мелких фракций, отличающегося малой насыпной плотностью и текучестью, но хорошей прессуемостью. Кристаллизация дендритного осадка при заданной плотности тока, равной 3200 А/м2, сопровождается выделением водорода. Задаваемая плотность тока намного превышает предельную плотность тока линейной диффузии ilim, связанную с концентрацией ионов меди в растворе, и потому индивидуальную для порошка каждой из выпускаемых марок. Увеличение диаметра электрода с осадком d0+2y означает постепенное уменьшение плотности тока на фронте роста iG.F. (1): , 172

(1)

0,9

8 1

0,7

0,5

0,3

d0+2y, мм

перенапряжение, В

где Irod – ток, приходящийся на один катодный стержень; Н – высота погруженной в электролит части катода; (d0+2y) – диаметр катодного стержня со слоем дендритного осадка высотой у. Снижение плотности тока iG.F. приводит к постепенному падению катодного перенапряжения η, что сопровождается изменением структуры осадка: ростом rT и уменьшением плотности их размещения на фронте роста N. Особенно стремительно изменяется осадок, когда перенапряжение снижается до области граничного значения ηB (0,54 – 0,59 В), при котором прекращается выделение водорода, а контроль единственного катодного процесса (выделения меди) становится чисто диффузионным. С этого периода и при более длительном электролизе на электроде формируются плотные округлые срастающиеся между собой глобулы, препятствующие съему осадка с катода встряхиванием катодной штанги. Компактные сростки меди приходится вручную срубать со стержней топором, а стержни заменять новыми. Решение проблемы управления структурой дендритного осадка можно получить двумя путями. Кристаллизация сростков и глобул невозможна, если для каждой марки порошка начинать съем осадка с катода, не дожидаясь снижения перенапряжения до значений 0,54-0,59 В. Продолжительность такого периода находят изучением динамики роста дендритов в лаборатории (рис. 1). Пунктир – область перенапряжений 0,54-0,59 В.

400 800 время, с Рис. 1. Динамика изменения катодного перенапряжения η (1) и диаметра электрода со слоем дендритов меди (d0 + 2y) (2) для порошка марки GG Из рис. 1 следует, что при электролизе интервал между съемами осадка не должен превышать 430 секунд. Более длительный рост осадка переводит процесс в область формирования компактных глобул, что ведет впоследствии к вынужденному устранению брака трудоемким ручным способом. Другой путь решения – использование импульса повышенного тока вблизи момента приближения перенапряжения к области 0,54-0,59В. В условиях промышленного производства токовая нагрузка остается постоянной, однако повышения плотности тока на фронте роста можно добиться, уменьшив число рабочих штанг в ванне. 173

0,9

8 1

0,7

0,5

0,3

2 0

400 время, с

d0+2y, мм

перенапряжение, В

При использовании вблизи области перенапряжения 0,54-0,59В второго импульса повышенной плотности тока (рис. 2) позволяет увеличить продолжительность его роста между съемами до 630 секунд, т.е. в 1,46 раза. При этом повышение плотности тока на фронте роста осадка (второй импульс) инициирует ускоренное удлинение дендритов вместо практической остановки их развития в первом случае.

800

Рис. 2. Развитие дендритного осадка при двухимпульсном режиме гальваностатического электролиза. Обозначения те же, что на рис. 1 При этом динамика продолжающегося на всем протяжении электролиза удлинения дендритов гарантирует, что структура дендритного осадка сохранится, а вытянутые ветви дендритов не сменятся плотными глобулярными сростками. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 11-03-00226

Павлова А.В., Рубцов С.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МЕТОДА ФАКТОРИЗАЦИИ Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия Pavlova A.V., Rubtsov S.E. STUDY OF STRESSES IN GEOLOGICAL STRUCTURES BASED ON DIFFERENTIAL FACTORIZATION METHOD Kuban state university, Krasnodar, Russia Интенсивное развитие инструментальной базы наблюдательной сейсмологии, появление новых технических средств измерения важных физикомеханических параметров, характеризующих динамику геологических структур, позволили значительно увеличить объем регистрируемой информации о сейсмических событиях. Получаемые данные свидетельствуют о том, что 174

сейсмические события происходят и в удаленных от глобальных разломов зонах, что указывает на необходимость анализировать мелкомасштабные особенности при рассмотрении предпосылок сейсмического события. При изучении региональной сейсмичности особенно важен учет строения разломно-блоковых структур и наличия в них неоднородностей. Под действием внешних сил могут активизироваться процессы, приводящие к появлению зон разуплотнения, зарождение и развитие которых имеют место на этапе подготовки сейсмических событий. Изучение процессов формирования и реализации сейсмических явлений, разработка способов их прогноза и профилактики остаются наиболее актуальным задачами наук о Земле, что, в свою очередь, определяет необходимость совершенствования методов, используемых при изучении процессов возбуждения сейсмических полей. Природа сил, формирующих напряженное состояние на разных масштабных уровнях, может быть различной, поэтому необходимы методы, учитывающие разнородность сред и действие различных физических полей. Установившиеся с частотой  колебания упругого анизотропного тела, обладающего пьезо- и пироэлектрическими свойствами, занимающего объем V , ограниченный поверхностью S , под действием внешних сил в рамках линейной теории описывается следующей системой уравнений [1]:  2 wk  2  cnjkl  eknj  nj  Fn    2 wn , xl x j xk x j x j  2 wk  2  enkl   nk  pn 0, xl xn xk xn xn

(1)

 w   2  k nj  W  iT0  nj n  pn    , n, j, k , l  1,3 .  x j  xnx j xn   Здесь приняты обозначения работы [1]. Для постановки задачи в замкнутой форме уравнения (1) необходимо дополнить граничными условиями. Граничные условия на поверхности тела S включают в себя механические, тепловые и электрические. Вводя локальные системы декартовых координат x k   xk ,1 , xk ,2 , xk ,3 ,

k  1,K , где Ok xk ,1 , Ok xk ,2 лежат в касательной плоскости к границе S, а третья ось направлена по внешней нормали, и применяя в каждой из них преобразования Фурье по пространственным переменным, приходим к системам в матричной форме K   k  W      k   F   k  . (2) S

Здесь компоненты вектора W – Фурье-образы компонент амплитуды перемещений среды, электрического потенциала, относительной температуры, соответственно; компоненты вектора F – интегральные характеристики внешних механических и тепловых воздействий,  k , j , j  1,3 – параметры преобразования Фурье,  – вектор внешних форм, имеющий в качестве 175

компонентов значения амплитуд перемещений w и их нормальных производных на S, заданные граничными условиями, а также неизвестные. Следуя схеме дифференциального метода факторизации [2], можно провести левостороннюю факторизацию матрицы K в виде произведения по параметру  k ,3 K  K   k ,3  K   k ,3  . Тогда систему (2) можно представить как:   K   k ,3  W  K 1  k ,3      F  . (3) S  Из условия регулярности правой части (3) в нижнем полупространстве строятся псевдодифференциальные уравнения, в ходе решения которых определяются неизвестные составляющие вектора внешней формы  , знание которых позволит построить решение системы (2). В работе [2] метод применяется для задач в выпуклой области, в случае областей сложной формы следует ввести блочную структуру, разбивая области сеткой на выпуклые блоки и применяя тот же подход [3]. Для слоистой полубесконечной среды соотношение (3) приводится к системе функционально-матричных уравнений [4]. Полученные результаты служат развитию перспективного научного направления в механике деформируемых тел сложной структуры. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 10-08-00289 и Президента РФ НШ-914.2012.1.

Литература 1. Ворович И.И., Бабешко В.А., Пряхина О.Д. Динамика массивных тел и резонансные явления в деформируемых средах. М.: Научный мир, 1999. 248 с. 2. Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Бабешко В.А. О дифференциальном методе факторизации в неоднородных задачах // ДАН. 2008. Т. 418, № 3. С. 321–323. 3. Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Зарецкая М.В., Павлова А.В. Дифференциальный метод факторизации для блочной структуры // Доклады Академии Наук. 2009. Т. 424, № 1 C. 36–39. 4. Павлова А.В., Рубцов С.Е. К решению динамических задач для слоистого полупространства с дефектами // Наука технологии: труды XXIV Росс. Школы. М.: Изд. РАН, 2004. С.283–290.

176

Ризаев И.С., Осипова А.Л. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОДХОД ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КЛАССИФИКАЦИИ Казанский национальный исследовательский университет им.А.Н.Туполева, Казань, Россия Rizayev I.S., Osipova A.L. INFORMATIONAL APPROACH IN SOLVING CLASSIFICATION Kazan national research University of A.n. Tupolev, Kazan, Russia Введение. Классификация является одной из важных задач человеческой деятельности. Рассматривая или изучая различные явления или объекты, мы волей или неволей производим классификацию. Процесс классификации распадается на два этапа. На первом этапе формируются правила, на основе которых выделенное обучающее множество делится на классы, в соответствии с заданными метками классов. На втором этапе созданная модель служит для ввода новых ранее неизвестных объектов. В настоящее время существуют самые различные методы классификации, которые можно разделить на две большие группы: статистические и методы машинного обучения. К числу самых популярных относятся деревья решений. В основе данного метода лежит рекурсивное разбиение всего множества объектов на подмножества, ассоциируемые с классами [1]. Постановка задачи. Пусть задано множество объектов Q (A1, A2,…,An), для которых определены классы {C1, C2,…,Ck}. Выбирается один из входных атрибутов Aj, после чего данное множество разбивается на подмножества {Q1(A1), Q2(A2),…,Qn(An)}. Данная процедура будет повторяться до тех пор, пока подмножества не будут содержать объекты только одного класса. Надо иметь в виду, что процедура не является однозначной. В зависимости от последовательности применения атрибутов могут быть получены различные деревья решений. Задачей является получение наиболее идеального компактного дерева. Казалось бы, что надо исследовать все деревья, но оказывается, что даже обычный простой перебор может привести к комбинаторному взрыву. Критерии разбиения дерева решений. Эффективность разбиения можно оценить по чистоте полученных дочерних узлов. Существуют различные критерии разбиения. Наиболее популярными являются: индекс Gini, информационный критерий, ХИ-квадрат, метод Naïve Bayes и др. При информационном подходе необходимо определить значение энтропии в зависимости от долей классов в узле. Если все классы присутствуют в узле с равной вероятностью, то энтропия максимальна. k

Info(Q)   p j log 2 p j j 1

Пусть в некотором узле дерева решений S содержится множество Q, которое состоит из N объектов. В результате разбиения S были созданы k 177

потомков Q1, Q2,…,Qk, каждый из которых содержит число записей N1, N2,…,Nk. Для потомков пусть будет рассчитана энтропия - Info(Qj). Тогда общая энтропия S составит: Info( S ) 

K N1 N N N Info(Q1 )  2 Info(Q2 )  ...  k Info(Qk )   i Info(Qi ) N N N i1 N

Для построения деревьев решений одним из проблемных вопросов является порядок выбора атрибутов. Для выбора порядка атрибутов воспользуемся алгоритмом ID3 [2]. В соответствии с этим алгоритмом необходимо использовать критерий, называемый приростом информации или уменьшением энтропии. Мера прироста информации задается следующим образом: Gain(S)=Info(Q) – InfoS(Q), Наилучшим является тот атрибут, который дает наибольший прирост информации Gain(S). Допустим, у нас имеется набор данных, содержащий 20 записей возможных кредиторов банка. Записи хранятся в таблице, отношение которой имеет вид: Табл(ФИО, Доход, Возраст, Недвижимость, Класс) Банк производит классификацию кредитоспособности граждан в зависимости от трех атрибутов: дохода, возраста и наличия недвижимости. С помощью обучающей выборки граждане были разнесены по классам A – кредитоспособен, B – некредитоспособен. Пусть в таблице 20 записей, 11 относятся к классу А¸ 9 – к классу B. Энтропия множества Q составит: Info(Q)  {(11/ 20) log2 (11/ 20)  (9 / 20) log2 (9 / 20)}  0,9928

В качестве начального атрибута возьмем Доход. Доход имеет три составляющих {Высокий, Средний, Низкий}. Тогда исходное множество будет разбито на три подмножества. Разбиения на реальном примере дали значения энтропии для подмножеств Высокий, Средний и Низкий, соответственно: Info(QS1 )  0,207085

Info(QS2 )  0,275489

Info(QS3 )  0,302092

Суммарная энтропия InfoS (Q )  Info(QS1 )  Info(QS2 )  Info(QS3 )  0,784666

Прирост информации после разбиения по атрибуту Доход составит: Gain(S)= 0,9928 – 0,7847=0,2081 После разбиения по атрибуту Возраст получим два подмножества с InfoS (Q )  Info(QS )  Info(QS )  0,2543 энтропией Прирост информации после разбиения по атрибуту Возраст составил: Gain(S)= 0,9928 – 0,2543=0,7385 Далее проведем разбиение по атрибуту Недвижимость. Суммарная энтропия и прирост информации составят: 2

InfoS (Q )  Info(QS3 )  Info(QS3 )  0,9709

Gain(S)= 0,9928 – 0,9709=0,0219 Прирост информации по последнему атрибуту является весьма низким. Наибольший прирост информации произошел по атрибуту Возраст и поэтому он должен быть первым при разбиении в дереве решений. Таким образом, 178

дерево решений для данного примера должно строиться в порядке следования атрибутов: Возраст – Доход – Недвижимость. Любое дерево решений подчиняется простому иерархическому правилу типа «Если А, то В». В данном случае можно сформулировать следующие правила: 1. Если {(Возраст от 30 до 60) и (Доход высокий или Доход средний) ТО (Класс А)} 2. Если {(Возраст от 30 до 60) и (Доход низкий) и (Недвижимость есть) ТО (Класс А)} 3. Если {(Возраст меньше 30 или больше 60) ТО (Класс В)} Заключение. Любое дерево решений естественно может быть построено с помощью иерархических правил. Но если число примеров (объектов) будет достаточно большим, и классификация должна будет производиться по большому числу атрибутов, то для наилучшего разбиения объектов необходимо следовать определенным критериям. В данной работе в качестве такого критерия предлагается разбивку производить в соответствии с информационным критерием. Литература 1. Ризаев И.С., Рахал Я. Интеллектуальный анализ данных для поддержки принятия решений. – Казань: Изд-во МОиН РТ, 2011. – 172 с. 2. Барсегян А.А. Технология анализа данных: Data Mining, Visual Mining, Text Mining, OLAP. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 384 с.

Руднев С.В., Клишин А.П., Семухин Б.С.*, Верещагин В.И. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СТРУКТУР АЛЮМООКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ НИУ Томский политехнический университет, Томск, Россия *Институт физики прочности и материаловедения, СО РАН, Томск, Россия Rudnev S.V., Klishin A.P., Semukhin B.S.*, Vereshchagin V.I. MODELLING ELECTROMAGNETIC FIELDS OF STRUCTURES OF ALUMINUM OXIDE MATERIALS FOR CREATING NEW TREATMENT TECHNOLOGIES Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia; *Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, Tomsk, Russia Современное материаловедение, базируясь на самых различных моделях строения вещества, пытается создавать совершенно новые материалы, либо материалы со свойствами, необходимыми при эксплуатации машин и механизмов в необычных условиях. Отметим, что некоторые успехи в 179

последнее время наблюдаются при создании материалов со структурой, промоделированной на самых различных масштабных и размерных уровнях  это так называемое наноматериаловедение. В настоящей работе предлагается другой, альтернативный, подход к описанию как строения, так и создания материалов с особыми или уникальными свойствами с помощью интерпретации пространства опыта. 1. Геометрический подход к моделированию кристаллических структур Для построения геометрических моделей алюмооксидных кристаллических структур был использован подход, применяемый в [1,2]. Изучать особенности кристаллических структур в RE можно в сечениях его евклидовой плоскостью двояким образом: Случай 1: Симметрия структуры известна. Модель кристаллической структуры рассматривается в виде точечных систем, где точки имитируют распределение центров атомов в узлах решетки – так называемые R-системы, которые строятся на компьютере по специальной программе. Сечение евклидовой плоскостью проводится либо перпендикулярно оси симметрии изучаемой структуры, либо под интересующим нас углом. Случай 2: Симметрия структуры неизвестна или структура плохо изучена с точки зрения симметрии. При этих обстоятельствах задача усложняется и решается в несколько этапов, что рассмотрено ниже. В пространстве интерпретации RE складывается иная ситуация. Идеальный кристалл в пространстве интерпретации ограничен в размерах, имеет определенную форму и симметрию, зонален и секториален, а также обладает центром, то есть, обладает практически полным набором структурносимметрийных характеристик, которые имеет реальный кристалл минерала. 2. Принципы моделирования кристаллических структур в эллиптической геометрии Римана В основе предлагаемого теоретического подхода к моделированию кристаллических структур в условиях геометрии Римана лежат исследования различных неевклидовых способов описания элементов кристаллической решетки [2]. Для достижения результатов используется интерпретация геометрических объектов (SK, F-групп, симметрий) в геометрии Римана. В трехмерном евклидовом пространстве поверхности Клиффорда (SK) соответствует 2D тор T2 , на котором рассматриваются основные геометрические преобразования (решетки, элементы федоровских групп). Основное отличие от существующих подходов к моделированию заключается в утверждении, согласно которому организация решетчатой структуры происходит в соответствии с определенной F-группой ( I ER ( F )  Ф ), действующей в пространстве Римана V4. 3. Расчет парных потенциалов межатомного взаимодействия при моделировании структур В пространстве RE построены модели электростатических компонент параметров ионов в случае парных взаимодействий с учетом распределения 180

заряда на поверхности (табл. 1). Предлагаемый подход использует схему I ER , что позволяет изучать особенности и характер взаимодействия элементов в моделируемой кристаллической структуре, исследовать закономерности ее формирования [2, 3]. Атомные и ионные радиусы, использованные при моделировании, по Н.Белову. Таблица 1. Расчет радиусов электростатических полей ионов в пространстве RE Ион Атом. рад., Å Ион. рад., Å Радиус электростат. поля, Å 4+ Si 0.40 1.17 11.86 3+ Al 1.26 0.53 5.70 6 Параметры парного потенциала межъядерного взаимодействия для ряда рассматриваемых систем, рассчитанные с помощью предлагаемого подхода приведены в табл. 2. Таблица 2. Расчет параметров потенциальных кривых межатомного взаимодействия в пространстве RE Rmin, Радиус электростат. Тип связи R 0, Å  , Ry Å поля, Å 4+ 2[Si ] – O 5.17 4.85 - 8.98 11.86 3+ 2[Al ] – O 4.66 5.41 -8.73 5.70 Согласно принципам моделирования, изложенных в работах [1-3], проводился расчет параметров компонент электростатических полей ионов для Al3+, O2-, Si4+ (рис. 1), участвовавших в формировании кристаллических подрешеток кристаллов. В пространстве RE модель электростатического поля заряда характеризуется: ограниченным размером, замкнутостью и непрерывностью. Структура модельного электростатического поля имеет отчетливый зональный характер. Форма распределения энергетических зон, группа симметрий, энергетические параметры определяют тип конфигурации ионов, участвующих в организации подрешеток. 100

100 3+

[Al ] - O

Electrostatic potential, V(r)

V(r), Ry

[O ] - Si 80

0 3.1260 2

3.2449 4

5.4122 6

8.9624

r, a.u.

б)

Примечание: R0 радиус жесткой компоненты электромагнитного поля, где силы отталкивания имеют преобладающий характер; Rmin координата минимума потенциала V(r);  – величина потенциальной ямы V(r).

181

–

100

[Si4+] - O2-

[O ] - Al

V(r), Ry

Electrostatic potential, V(r)

0 2.6825

2.8014

5.8460 6

г) в) Рис. 1. Модельные кривые потенциалов межатомного взаимодействия, построенные в пространстве RE Предложенный подход может быть использован для расчетов геометрических параметров кластерной организации наноструктур оксидов и многих других неравновесных материалов, а также для разработки практических приложений, связанных с совершенствованием структурных характеристик кристаллических материалов. 2

4.8406

r, a.u.

Литература 1. Rudnev S.V., Semukhin B.S., Klishin A.P. Geometrical modeling of crystal structures with use of space of elliptic Riemannian geometry // Materials sciences and applications.  2011.  V.2, №6.  P.526-536. 2. Rudnev S.V. Application of Elliptic Riemannian Geometry to Problems Crystallography // Computers and mathematics with applications.  1988.  V. 16, N. 5-8.  P. 597-616. 3. Семухин Б.С., Руднев С.В., Галиулин Р.В. Применение аппарата римановой геометрии к структурам нано- и макрокристаллов // Кристаллография.  2008.  Т. 53, № 4.  С. 541-544. 4. Клишин А.П., Руднев С.В., Верещагин В.И. Новые технологические подходы получения алюмооксидных материалов с использованием термомагнитной обработки // Огнеупоры и техническая керамика.  2009.  №.6.  C. 30-34. Сарычева И.Н.1., Янушевич О.О.2, Минаков Д.А3, Шульгин В.А.4, Кашкаров В.М.4 КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ 1 Воронежская государственная медицинская академия имени Бурденко, Воронеж, Россия; 2 Московский государственный медико-стоматологический университет, Москва, Россия; 3 Военный авиационный инженерный университет, Воронеж, Россия; 4 Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия 182

Sarycheva I.N.1, Yanushevich O.O.2, Minakov D.A.3, Shulgin V.A.4, Kashkarov V.M.4 CONTACT METHOD OF REGISTRATION OF FLUORESCENCE WEAK SIGNALS 1 Voronezh state medical academy named after Burdenko, Voronezh, Russia; 2 Moscow state medico-stomatologic university, Moscow, Russia; 3 Military aviation engineering university, Voronezh, Russia; 4 Voronezh state university, Voronezh, Russia В течение многих лет исследователи стремились улучшать существующие традиционные методы диагностики заболеваний твердых тканей зубов и периодонта, такие как клиническое обследование или рентгеноскопия, которые чаще всего используются в клинической практике [1,2]. При этом основная цель при проведении таких исследований состоит в идентификации патологий еще на ранних стадиях при соблюдении высокой точности диагностики. К настоящему времени созданы новые методы диагностики, которые, как было показано, являются достаточно эффективными, но пока не нашли широкого применения в клинике. Расширенный обзор новых технологий диагностики можно найти в литературе [1-4]. Одним из наиболее перспективных и неинвазивных методов диагностических процедур является метод лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛИФ) [5-9]. Вместе с тем, задача разработки надежной экспериментальной аппаратуры для регистрации и исследовании зубных поражений, особенно на начальных стадиях развития, остается актуальной. Дело в том, что интенсивность флуоресценции не только от пораженных областей, но и от интактных твердых тканей относительно невелика, в то же время, мощность возбуждающего излучения должна быть ограничена. Кроме того, вклад в спектр флуоресценции дают очень много эндогенных флуорофоров, что, в свою очередь, осложняет расшифровку полос. Нами разработана экспериментальная установка, созданная на базе волоконно-оптического спектрометра USB4000-VIS-NIR (350-1000 нм) фирмы Ocean Optics; схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. Данная установка предназначена для регистрации флуоресценции локальных областей объектов спектральных медицинских исследований, в частности, для регистрации кариеса, зубного налета, бактериальной инфекции, конкреций, зубного камня и иных флуоресцирующих компонентов зуба и может быть использована для спектральной диагностики внутренних и поверхностных областей различных биологических сред. При этом реализация данной оптической схемы приводит к существенному снижению потерь при прохождении излучения от источника флуоресценции до спектрофотометра.

183

Рис. 1. Экспериментальная флуоресценции

установка

для

изучения

спектров

В качестве источников возбуждения флуоресценции мы использовали излучение сравнительно недорогих лазерных диодов. Для доставки возбуждающего излучения и сбора сигнала флуоресценции использовалось кварцевое оптоволокно диаметром 600 мкм (QP600, Ocean Optics). Возбуждающее флуоресценцию излучение лазерных диодов вводилось в волокно с помощью коллиматора, линзы и делительной призмы 1, предназначенной для разделения возбуждающего и флуоресцентного излучений. На передней части коллиматора устанавливались светофильтры Bandpass, вырезающие длинноволновую область излучения лазерных диодов. Коллимированное излучение лазерного диода, после прохождения фокусирующей линзы проходит через плоскую грань внутрь делительной призмы 1 и отражается от зеркальной поверхности 4, нанесенной на ее светоотражающую поверхность, размещенную внутри призмы. Отраженное от зеркальной поверхности излучение выходит из призмы через плоскую грань и фокусируется на торце оптического волновода 2. Введенное в волновод 2 излучение распространяется по нему и на выходе поглощается исследуемой областью зуба 3, контактирующей с торцом волновода. При этом флуоресцентное излучение зуба вводится в тот же самый волновод 2. Площадь облучения образца и, следовательно, исследуемая область определялась площадью сечения волновода и составляла 600 мкм. Оптический волновод для удобства эксплуатации вмонтирован в оправу в виде стерилизуемого инструмента для контактных исследований. Геометрия оптической схемы экспериментальной установки выбрана таким образом, чтобы апертурный угол оптического волновода 2, и, соответственно, апертура пучка флуоресцентного излучения в области делительной призмы 1 была существенно больше апертурного угла и апертуры светового пучка в области призмы, вводимого в волновод стимулирующего флуоресценцию излучения. При этом апертура зеркального покрытия 4, соответствующая апертуре пучка стимулирующего излучения, создана 184

минимальной, что позволяет лишь незначительной части энергии пучка флуоресценции отразиться от зеркальной поверхности и не попасть в спектрофотометр. В результате излучение флуоресценции анализируемых компонентов области объекта вводится в волновод с максимальной эффективностью, и тем самым достигается минимизация потерь флуоресцентного излучения. Наряду с излучением флуоресценции, по волноводу 2 возвращается и часть стимулирующего излучения, отраженного от объекта 3. Эта составляющая излучения поглощается фильтрами Longpass, которые при этом пропускают излучение флуоресценции исследуемых объектов. Излучение флуоресценции попадает на грань призмы апертура которой согласована с апертурным углом волновода. Нами был выбран многомодовый оптический волновод (QP600, Ocean Optics), для которого апертурный угол является относительно большим. Вследствие этого, на грань призмы попадает широкоапертурный пучок излучения флуоресценции, который затем вводится в волновод 5 с помощью линзы и почти без потерь поступает на вход спектрофотометра 6, сопряженного с компьютером 7. Часть излучения теряется вследствие отражения от зеркальной области 4, но, поскольку ее площадь минимальна по отношению к площади апертуры пучка флуоресценции, проходящего через призму, эта составляющая незначительна. Таким образом, нами создана относительно простая, но в то же время высокочувствительная компактная система, позволяющая регистрировать спектры флуоресценции с очень малых областей в реальном масштабе времени. Апробацию данного устройства мы провели при исследовании флуоресценции человеческих зубов in vitro, пораженных кариесом на различной стадии развития этого заболевания. Исследования проводились на 80 удаленных зубах людей. Все зубы имели кариозное поражение, согласно предварительным клиническим и рентгенологическим исследованиям. Стадии кариозного процесса определяли в соответствии c топографической классификацией: начальный кариес, поверхностный, средний и глубокий кариес. Для возбуждения флуоресценции мы использовали лазерные диоды, излучающие на длинах волн 405, 445, 660 нм, а также лазерный модуль, излучающий на длине волны 532 нм. Обнаружено, что при возбуждении фиолетовым и синим излучением интенсивность флуоресценции от участков зубов, пораженных кариесом поверхностной, средней и глубокой стадий существенно выше, а от начального кариеса наоборот существенно ниже, по сравнению с интенсивностью флуоресценции от здоровых участков твердых тканей. Образцам, пораженным кариесом средней и глубокой стадий, свойственно свечение в красном спектральном диапазоне, при этом интенсивность этого свечения увеличивается с развитием заболевания. Напротив, здоровые зубы не обнаруживают полос в длинноволновом диапазоне. При возбуждении зеленым излучением интенсивность флуоресценции кариозных участков существенно выше в сравнении со 185

здоровыми для всех стадий развития кариеса. При возбуждении красным излучением не обнаружено сигналов флуоресценции ни от здоровых участков твердых тканей зубов, ни от участков подверженных кариесу. Полученные результаты демонстрирует потенциал ЛИФ методики для выделения участков зубов, пораженных кариесом различных стадий развития, и свидетельствуют о возможности использования достаточно недорогой системы для надежной их регистрации. Разработанная нами экспериментальная установка может стать прототипом высокочувствительного и неинвазивного медицинского прибора, который позволит проводить раннюю диагностику кариозных повреждений in vivo. При этом очевидно, что возможности данного прибора не будут ограничены только регистрацией кариозных заболеваний. Прибор может стать мощным инструментом для контроля изменений происходящих в полости рта, и обеспечит основу для точного выбора соответствующей терапии. Литература 1. Pretty I.A. Caries detection and diagnosis: novel technologies / I.A. Pretty // Journal of Dental Research. 2006. V.34. P.727-739. 2. Higham S.M., , Application biophysical technologies in dental research / S.M. Higham, N. Pender, E. Jong J, P.W. Smith // Journal of Applied Physics. 2009. V.105. P.102048. 3. Baelum V., Dental caries paradigms in diagnosis and diagnostic research / V. Baelum, J. Heidmann, B. Nyvad // European Journal of Oral Sciences. 2006. V.114. P.263-277. 4. Tranaeus S., Caries risk assessment: methods available to clinicians for caries detection / S. Tranaeus, X-Q. Shi, B. Angmar-Mansson // Community Dentistry and Oral Epidemiology. 2005. V.33. P.265-273. 5. Borisova E., Investigation of dental caries using laser and light-induced autofluorescence methods / E. Borisova, Tz. Uzunov, L. Avramov // Bulgarian Journal of Physics. 2006. V.33. P.55-67. 6. König K. Laser-induced autofluorescence spectroscopy of dental caries / K. König, G. Flemming, R. Hibst // Cellular and Molecular Biology. 1998. V.48. P.1293-1300. 7. Loschenov V.B. Photodynamic therapy and fluorescence diagnostics / V.B. Loschenov, V.I. Konov, A.M. Prohorov // Laser Physics. 2000. V.10. P.1118-1207. 8. Paul R. Laser-Supported Dental Endoscope (LSDE) for the Detection of Early Carious Lesions / R. Paul, J. Strauss, C.H. Finke, F. Fink // Laser Physics. 2003. V.13:773-780. 9. Buchalla W. Comparative fluorescence spectroscopy shows differences in noncavitated enamel lesions / W. Buchalla // Caries Research. 2005. V.39. P.150-156.

186

Стишков Ю.К., Чирков В.А., Агеев А.В. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭГД-НАСОСА ДИССОЦИАЦИОННОГО ТИПА В СИЛЬНО НЕОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия Stishkov Yu.K., Chirkov V.A., Ageev A.V. FEATURES OF DISSOCIATION EHD-PUMP OPERATION IN HIGHLY NON-UNIFORM ELECTRIC FIELD St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia На основе электрогидродинамических (ЭГД) эффектов, проявляющихся в слабопроводящих жидкостях, спроектирован целый ряд прикладных устройств, среди которых особое место занимают ЭГД-насосы. Их особенность состоит в том, что они позволяют выполнять прямое преобразование энергии электрического поля в кинетическую энергию движения жидкости и не содержат движущихся и трущихся элементов конструкции. В литературе описаны два принципиальных типа ЭГД-насосов: инжекционного типа с сильнонеоднородным электрическим полем [1] и диссоциационного типа со слабонеоднородным электрическим полем [2]. Однако интенсивные ЭГДтечения могут наблюдаться и при диссоциационном механизме зарядообразования в сильнонеоднородном электрическом поле, когда интенсивность диссоциации усиливается под действием этого поля. Такой тип ЭГД-течений мало описан в литературе и, в основном, встречается только в теоретических работах [3]. Чтобы показать возможность и перспективность конструирования ЭГД-насосов подобного типа, был проведён ряд численных экспериментов, результаты которых представлены в данной работе. Компьютерное моделирование системы ЭГД-уравнений [1] проводилось при помощи метода конечных элементов в программном пакете COMSOL Multiphysics. Сама методика компьютерного моделирования описана в работах [4], и поэтому здесь остановимся лишь на особенностях диссоциационного зарядообразования. В случае очень большой локальной напряжённости электрического поля (более 107 В/м) происходит интенсификация диссоциации молекул примесей на ионы, для описания которой в выражение для интенсивности диссоциации W добавляется безразмерный множитель: W  d N  F , где  d — постоянный коэффициент диссоциации, N — концентрация молекул примесей, диссоциирующих на ионы, F — относительное усиление интенсивности диссоциации. Такое усиление называется эффектом Вина. Вид зависимости функции F от напряжённости электрического поля достаточно сложный [4], и поэтому здесь ограничимся лишь представлением её асимптотики: F  exp(4 p  2) /(2 p) p  e /(2k BT ) eE /(4 ) , 187

где e — элементарный заряд, kB — постоянная Больцмана, T — температура, E — напряжённость электрического поля, ε — диэлектрическая проницаемость жидкости. Таким образом, при высоких напряжённостях электрического поля скорость диссоциации имеет тенденцию к экспоненциальному росту, и, например, при напряжённости электрического поля 107 В/м происходит её 30кратное усиление. Сравним распределение объёмной плотности заряда и скорости жидкости в ЭГД-насосе с геометрией игла-конус в диссоциационной модели зарядообразования (ДЭГД-насос) без и с учётом эффекта Вина. Моделирование аналогичного ЭГД-насоса с инжекционным зарядообразованием (ИЭГД-насос) представлено в работе [5], и там же можно найти подробное описание геометрии устройства. Графики, рассчитанные для характерного рабочего напряжения 15 кВ, представлены на рис. 1. В первом случае (без учёта эффекта Вина) около поверхности каждого электрода формируется слой заряда противоположного знака, и возникающие ЭГД-течения направлены на электрод с меньшим радиусом кривизны и обтекают его (рис. 1а, б). Сама интенсивность течений при этом достаточно низкая (порядок скорости — 0,01 м/с). А во втором случае (с учётом эффекта Вина) у иглы сосредоточен заряд преимущественно одноимённого знака (рис. 1в), подобно случаю ИЭГД-насоса [5], но сама заряженная струя оказывается очень узкой. Течение жидкости в этом случае направлено от электрода-иглы к выходному отверстию (рис. 1г), и максимальная скорость течения при этом достигает значения 1 м/с. Для наглядности графики на рис. 1в, г представлены в логарифмическом масштабе.

Рис. 1. Контурные графики распределения модуля объёмной плотности заряда (а и в) и скорости (б и г), полученные в диссоциационной модели без и с учётом эффекта Вина; все величины нормированы на свои максимальные значения (а – ρmax=0.063 Кл/м3; б – υmax=0.036 м/с; в – ρmax=1.5 Кл/м3; г – υmax=1.0 м/с), графики в и г представлены в логарифмическом масштабе Получается, что при повышении напряжения режим работы ДЭГД-насоса изменяется, и происходит смена направления прокачки жидкости. Такой эффект был получен в экспериментальной работе по исследованию ДЭГД188

насосов со слабой неоднородностью электрического поля [2], и авторы объяснили подобное изменение активацией инжекционного зарядообразования. Однако в данной работе показано, что изменение направления ЭГД-течения может происходить при исключительно диссоциационном механизме зарядообразования, и что на этом принципе можно делать ЭГД-насосы нового типа. При этом наибольшая эффективность будет достигаться при создании ЭГД-насосов именно с сильнонеоднородным электрическим полем, поскольку в этом случае даже при получении очень высоких значений локальной напряжённости электрического поля средняя напряжённость поля будет сравнительно невысока, и электрического пробоя промежутка не произойдёт. Литература 1. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1989. 174 с. 2. M. R. Pearson and J. Seyed-Yagoobi, “Advances in Electrohydro-dynamic Conduction Pumping,” Proc. of 16th Intern. Conference on Dielectric Liquids, Poitiers (France), June 30 – July 3, 2008. P. 8–13. 3. Apfelbaum M.S., Apfelbaum E.M. One model of electric conduction and electric field distributions in a liquid insulator // J. Electrostatics. 2001. Vol. 50. Iss. 2. P. 129–142. 4. Стишков Ю.К., Чирков В.А. Формирование электрогидродинамических течений в сильнонеоднородных электрических полях при двух механизмах зарядообразования // ЖТФ. 2012. Т. 82. Вып. 1. С. 3–13. 5. Стишков Ю.К., Чирков В.А., Козуб В.А. Компьютерное моделирование и оптимизация электрогидродинамического насоса // Сборник трудов Девятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Т. 4. Санкт-Петербург, 2010. С. 326–330.

189

ГЛАВА 3 ФИЗИКА И ХИМИЯ ПЛАЗМЫ, ТЕХНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ, СПЕКТРАЛЬНЫХ, ЛАЗЕРНЫХ И ПЛАЗМЕННЫХ ЭЛЕКТРОНИКИ, В ТОМ ЧИСЛЕ И БОЛЬШИХ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И

ФИЗИКА И ОПТИЧЕСКИХ, ТЕХНОЛОГИЙ, МОЩНОСТЕЙ, ДИАГНОСТИКИ

PHYSICS AND CHEMISTRY OF PLASMA, PHYSICS AND TECHNOLOGY OF ELECTRIC DISCHARGES, OPTICAL, SPECTRAL, LASER AND PLASMA TECHNOLOGIES, ELECTRONICS, INCLUDING HIGH-POWER, NON-DESTRUCTIVE TESTING AND DIAGNOSTICS

Анахов С.В. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРА ШУМОИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМОТРОНОВ Российский государственный профессионально-педагогический университет, Екатеринбург, Россия Anakhov S.V. FEATURES OF NOISE EMISSION SPECTRUM FOR PLASMOTRONS Russian state vocational pedagogical university, Yekaterinburg, Russia Исследования, проведенные в целях решения задач по обеспечению акустической безопасности, выявили ряд факторов, влияющих на уровень акустического излучения в плазменных технологиях [1]. Объектом изучения были дуговые плазмотроны для резки металлов с газовихревой стабилизацией плазменной дуги (ПМВР-М, ВПР-410, П3-400ВА, ПВР-402У4 и др.). Выяснилось, что в широком диапазоне спектра (20030000 Гц) уровень шумоизлучения превосходит предельно допустимые уровни, достигая значений в 115130 дБ. При этом максимальное превышение, достигающее 40 дБ, наблюдается в диапазоне 210 кГц (высоких звуковых и низких ультразвуковых частот). Эквивалентный уровень звука в нормируемом диапазоне звуковых частот (638000 Гц) составляет для разных режимов резки 106112 дБА, что превосходит допустимое по ГОСТ 12.1.003-83 значение в 80 дБА на 2530 дБА. При этом существенный вклад в повышенный уровень шумоизлучения дают тональные составляющие, появляющиеся в диапазоне высоких звуковых частот, положение которых зависит от геометрии соплового узла плазмотрона. Газовоздушный тракт (ГВТ) плазмотрона ПМВР-М, в целом, однотипный с трактами других исследованных устройств, был рассмотрен как акустическая система с характерными массами и упругостями (индуктивностями и емкостями в электромеханической аналогии), связанными с его конструктивными особенностями. Начиная с завихрителя, ГВТ плазмотрона 190

представляет собой совокупность чередующихся сжатий и расширений с перепадом площадей поперечного сечения в десятки и сотни раз (см. рис. 1). Газодинамический анализ такой системы [2] свидетельствует о турбулентном характере течения плазмообразующего газа с большими потерями давления и резко изменяющимися по величине и направлению скоростями в местах изменения профиля ГВТ. С акустической точки зрения это свидетельствует о вероятности газодинамического резонансного усиления турбулентных пульсаций ПОГ на собственных частотах отдельных элементов ГВТ.

Рис. 1. Профиль ГВТ плазмотрона ПМВР-М Расчет акустических параметров элементов ГВТ (начиная с завихрителя) показал, что диссипативные потери становятся существенными при частотах выше 8 кГц. Следовательно, в звуковом диапазоне колебаний резонансные свойства отдельных элементов могут действительно играть существенную роль. При определении собственных частот этих элементов помимо их геометрических свойств учитывались и переменные газодинамические параметры ПОГ. В результате была выявлена существенная роль элементов катодного узла ГВТ (добротность – 102103), собственные частоты которых лежат в диапазоне 6-16 кГц, характерном для регистрируемых в спектре шумоизлучения тональных пиков. Резонансные частоты завихрителя, как показал расчет, соответствуют области 12 кГц, где, как показывает эксперимент, превышение нормируемых показателей незначительно. Остальные элементы ГВТ согласно расчету, резонируют в области высоких ультразвуковых частот, где их вклад существенно меньше аэродинамического шума турбулентной плазменной струи. Резонансный анализ рассмотренной системы, учитывающий взаимосвязанное поведение её отдельных элементов, опирался также на акустическую модель генерации тональных шумов [3] и позволил выявить ряд характерных соотношений для площадей и объемов ГВТ, снижающих уровень шума в звуковой области спектра. Этой же цели можно добиться, используя 191

специально рассчитанные профили катодов и сопловых узлов плазмотронов. Существенно уменьшить уровень шума можно также путем использования для резки металлов плазмотронов с двухконтурными соплами (технология узкоструйной плазмы), позволяющими не только дополнительно обжимать плазменную струю, но и экранировать её высокий аэродинамический шум потоком газа внешнего сопла. Литература 1 Матушкин А.В., Матушкина И.Ю., Анахов С.В., Пыкин Ю.А. Плазменные электротехнологии: диагностика по критериям акустической безопасности// Сварка и диагностика, 2012, №1, с.40-45. 2 Анахов С.В., Пыкин Ю.А., Матушкин А.В., Шакуров С.А. Принципы безопасного проектирования газовоздушных трактов плазмотронов// Сварочное производство, 2012, №3, с.39-43. 3 Анахов С.В., Пыкин Ю.А. Плазмотрон как резонансный акустический излучатель// Физическое образование в вузах, 2011, №3, с.66-77.

Богач А.В., Головкин Г.Я., Самусенко А.В., Стишков Ю.К. ОСОБЕННОСТИ ОСЦИЛЛОГРАММ ТОКОВ ВЗРЫВНЫХ СТРИМЕРОВ НОЦ "Электрофизика" СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия Bogach A.V., Golovkin G.Ya., Samusenko A.V., Stishkov Yu.K. SOME PECULARITIES OF THE "EXPLOSIVE" STREAMERS CURRENT OSCILLOGRAMS Center "Electrophysics" of SPbSU, St-Petersburg, Russia Стример - канал низкотемпературной плазмы, прорастающий за счет ударной ионизации на поверхности оконечности канала (головки) [1]. Для развития пробоя необходим переход стримерного канала в канал высокотемпературной плазмы: лидерный, искровый либо дуговой [2]. Cтримерно-лидерный переход остается недостаточно изученным явлением [1]. Рассматривается воздействие стандартным грозовым импульсом напряжения на систему электродов стержень-плоскость. Полярность стержня – положительная. Известно, что при умеренных напряжениях и длинах межэлектродного промежутка для развития лидерного канала необходимо предварительное замыкание стримерами межэлектродного промежутка. При высоких напряжениях и межэлектродных расстояниях ситуация иная: лидер образуется до замыкания стримерами межэлектродного промежутка, затем начинается прорастание лидера к противоэлектроду, вплоть до замыкания. Граница между описанными ситуациями до сих пор плохо изучена. В связи с этим возникает интерес к стримерам в диапазоне напряжений и 192

межэлектродных расстояний, которые в литературе характеризуются как пограничные между двумя описанными сценариями: 200-500 кВ, 0,5-1 м. Выявлен особый тип стримеров, возникающих при напряжении выше 200 кВ – "взрывные" стримеры. Визуально они отличаются от классических ("регулярных") стримеров характером ветвления: если у "регулярных" стримеров при ветвлении одна ветвь переходит в две или три ветви, у "взрывных" стримеров из точки ветвления прорастает несколько десятков ветвей (рис. 3). Образование взрывных стримеров становится возможным, начиная с определенного уровня напряжений. При этом регулярные стримеры регистрируются как ниже, так и выше этого напряжения. Проведено измерение осциллограмм токов взрывных и регулярных стримеров, а также стримерно-лидерного перехода и пробоя. Измерялся ток, протекающий через заземленный электрод. Измерительная схема представлена на рис. 1. Выявлено качественное различие между осциллограммами "взрывных" и "регулярных" стримеров (рис. 2): ток "взрывных" стримеров падает в несколько раз медленнее, чем ток "регулярных" стримеров. Предположительно это связано с тем, что "взрывные" стримеры обладают участками, разогревающимися в процессе развития высокотемпературной плазмы, что затормаживает процессы гибели плазмы. Таким образом, "взрывные" стримеры являются, возможно, зачатками лидера: они имеют участки высокотемпературной плазмы, но их еще недостаточно для самоподдерживающегося развития лидера. Осциллограммы токов при пробое имеют характерный вид (рис. 4): в начале следует пик, вызванный развитием стримера, – он имеет короткий (10100 нс) передний фронт и более пологий (100-1000 нс) задний фронт. Падение тока обусловлено как замедлением роста стримера, так и падением проводимости плазмы. В некоторый момент падение тока сменяется ростом. Схожий участок есть и в осциллограммах взрывных стримеров, однако там рост быстро сменяется спадом.

Рис. 1. Схема установки

Рис. 3. "Регулярный" и "взрывной" 193

стримеры, возникшие за время одного воздействия грозовым импульсом. Межэлектродное расстояние 500 мм, напряжение 260 кВ

Рис. 4. Осциллограмма тока, харатерная для пробоя. В период пробоя ток достигает значения в килоамперы, и на графике не показан Рис. 2. Осциллограммы тока взрывного (сверху) и регулярного (снизу) стримеров. Напряжение 250 кВ, межэлектродное расстояние 500 мм Литература 1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. — Долгопрудный.: Интеллект. 2009. — 736 С. 2. Yu.K. Stishkov, A.V. Samusenko, A.S. Subbotskii, and A. N. Kovalev Experimental study of pulsed corona discharge in air // Technical physics. 2010. Vol. 55. № 11. P. 1569–1576.

194

Бордулев Ю.С., Кудияров В.Н., Лидер А.М. ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОДОРОДА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ1-0 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия, Томск Bordulev Yu.S., Kudiyarov V.N., Lider A.M. APPLICATION OF THE AUTOMATED SYSTEM FOR THE STUDYING OF HYDROGEN INFLUENCE ON THE ELECTRICAL RESISTANCE OF THE TECHNICALLY PURE TITANIUM Tomsk Polytechnic University, Russia, Tomsk Титан является важным конструкционным материалом, использующимся в различных сферах промышленности. Водород оказывает воздействие на физико-химические свойства металлов и сплавов. Проникая в металл и скапливаясь в местах с повышенной дефектностью, водород вызывает охрупчивание материалов. Так, при прокатке титановых листов на воздухе, корпорация ВСМПО-АВИСМА [1] сталкивается с проблемой проникновения водорода. Изучая влияние водорода на физико-химические свойства материалов, становится возможным развитие методов контроля уровня водорода в этих материалах. Объектом исследования данной работы является влияние водорода на электрическое сопротивление металлов. Исследование проводилось на образцах титанового сплава ВТ1-0 размерами 24 x 80 x 1 мм. Насыщение водородом проводилось из газовой среды по методу Сивертса [2] в автоматизированном комплексе «Gas Reaction Controller» фирмы «Advanced Materials Corporation». Измерение концентрации водорода было выполнено на газоанализаторе водорода RHEN602 фирмы LECO [3]. Измерение электрического сопротивления проводились на автоматизированном стенде, разработанном в лаборатории кафедры общей физики (КОФ), ФТИ НИ ТПУ. Схема стенда представлена на рис. 1. Комплекс предназначен для PI-регулятор Delta-mode ЭВМ исследования свойств металлических материалов посредством измерения электрического сопротивления. В Источник Волтметр питания данном комплексе реализованы Источник Нановольтметр автоматизированная система питания ТЕ позиционирования образца и Образец прецизионная система электрического Нагревательный элемент Рис. 1. Схема автоматизированного комплекса для измерения электрического сопротивления материалов

термостатирования (СЭТ) с реверсивным регулированием внутри диапазона температур 12-80°С. СЭТ используется для обеспечения 195

постоянного температурного режима в течение проведения измерений, т.к. любые колебания температур будут оказывать влияние на результат измерений [4]. В качестве автоматического регулятора используется PI-регулятор, который обеспечивает успешный выход температуры на заданный уровень с минимальной погрешностью. Одновременно с этим он достаточно прост по отношению к PID-регулятору [5]. Реализация регулятора осуществляется программой, выполненной на языке программирования LabVIEW. В качестве датчика температуры используется термопара, а в качестве исполнительного элемента – термоэлектрическая батарея Пельтье, способная как нагревать, так и охлаждать исследуемый образец. В качестве метода измерения сопротивления реализован метод амперметра-вольтметра, как наиболее универсальный метод измерения электросопротивления [6]. Метод амперметра-вольтметра основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. В данной работе диапазон измеряемых сопротивлений лежит в области низких сопротивлений. При проведении таких измерений основными источниками погрешности являются сопротивление контактов и возникающего на месте контакта двух разнородных проводников термо-ЭДС [7]. Для устранения влияния сопротивления контактов на результат измерений в данном комплексе используется четырехзондовая схема соединения образца. Для устранения влияния термо-ЭДС используется специальный режим измерений «Delta», являющийся оптимальным режимом измерения малых сопротивлений. Суть «Delta» режима заключается в проведении двух измерений напряжения при разных направлениях тока. Дело в том, что термо-ЭДС и ее полярность не зависят от направления тока, а значение напряжения зависит. В результате измерения получают два значения напряжения [7]. Влияние термо-ЭДС на полусумму полученных значений напряжений сводится к минимуму. В режиме «Delta» исследователь задает значение амплитуды силы тока, задержку, количество и режим обработки измерений. После выполнения исследования программное обеспечение выдает вольтамперную характеристику, по которой определяется среднее значение электрического сопротивления. Рис. 2. График зависимости электрического сопротивления от концентрации водорода в титановом сплаве ВТ1-0

196

Управление режимом «Delta» осуществляется также автоматически при помощи пакета программного обеспечения, разработанного компанией «Keithley Instruments» [8]. С целью апробации комплекса была подготовлена серия из 8 образцов с различными концентрациями водорода. Измерение электросопротивления образцов проводилось при постоянной температуре 20˚С. На рис. 2 изображен график зависимости электрического сопротивления от концентрации водорода в титановом сплаве ВТ1-0. Анализ полученных результатов показывает, что существует линейная зависимость электрического сопротивления образцов от концентрации водорода, и с увеличением содержания водорода в титановом сплаве ВТ1-0 значение удельного электрического сопротивления увеличивается. Это связано с тем, что растворение водорода в металлах может существенно влиять на их остаточное удельное сопротивление в силу возникновения больших упругих напряжений, формирования широкой гаммы дефектов различного рода, а в ряде случаев и образования макровыделений новой фазы [9]. Таким образом, атомы водорода, неупорядоченно заселяющие часть междоузлий кристалла, являются источником дефектов решетки, тем самым увеличивая остаточное сопротивление. Заключение В результате проделанной работы была исследована зависимость электросопротивления образцов титанового сплава ВТ1-0 от концентрации водорода с применением автоматизированного комплекса для измерения электрического сопротивления металлов, разработанного на КОФ ФТИ. Электросопротивление металлов является структурно-чувствительным параметром. Результаты проведенных исследований показали, что весьма небольшие изменения в структуре титанового сплава ВТ1-0, обусловленные насыщением водородом, приводят к заметным изменениям величины электросопротивления. В связи с этим, прецизионное измерение электросопротивления является весьма эффективным макроскопическим методом изучения структурного состояния металлов. Литература 1. VSMPO-AVISMA Corporation official site. [Electronic resource].- Access mode: http://www.vsmpo.ru/. 2. Robert A. Varin, Tomasz Czujko, Zbigniew S. Wronsky. Nanomaterials for SolidState Hydrogen Storage. ISBN 978-0-387-77711-5, 2009. 3. Специализированный физический практикум: физические свойства насыщенных водородом металлов и сплавов. Методы исследования систем металл-водород: Методические указания / Чернов И. П., Черданцев Ю. П., Лидер А. М., Гаранин Г. В.. – Изд. ТПУ, 2008. 250 с. 4. Кузнецов Е. Н. Технические измерения: уч. пособие. - Пенза: ПГУ, 2005.

197

5. Сайкин К.С., Тогулев В.В. Системы термостатирования в радиоэлектронике. Методическая разработка для лабораторных работ.- Казань 1997. – 17 с. 6. Илюнин К. К., Леонтьев Д. И., Набебина Л. И. и др. Справочник по электроизмерительным приборам. 3-е изд./Под ред. К. К. Илюнина. -Л.: Энергоатомиздат, 1983. 7. Р.М. Демидова-Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов и др. Электрические измерения (с лабораторными работами): Учебник для техникумов/ Под ред. В.Н. Малиновского.- М.: Энергоиздат, 1982.- 392 с., ил. 8. Keithley Instruments official site. [Electronic resource].- Access mode: http://www.keithley.com/. 9. Неравновесные системы металл-водород. Титан, нержавеющая сталь / Баумбах Х., Кренинг М., Чернов И. П., Черданцев Ю .П.. – Томск: Изд-во Том. ун-та. – 2002. – 195 с.

Гавриш С.В., Кобзарь А.И., Логинов В.В., Пучнина С.В. СИНТЕТИЧЕСКИЙ САПФИР - НОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОБОЛОЧЕК РАЗРЯДНЫХ ЛАМП ЗАО «СКБ «ЗЕНИТ», Москва, Зеленоград, Россия Gavrish S.V., Kobzar A.I., Loginov V.V., Puchnina S.V. THE SYNTHETIC SAPPHIRE IS А NEW MATERIAL FOR ENVELOPE OF DISCHARGE LAMPS ZENIT Special Design Bureau, JSC, Moscow, Zelenograd В настоящее время для решения специальных технических проблем появилась потребность в мощных источниках излучения в спектральном диапазоне от 0,2 до 6,0 мкм с переменной временной структурой следования импульсов [1]. Единственным способом получения такого структуированного излучения является модуляция разрядного тока в парах цезия. Из сказанного следует, что оболочка импульсного источника излучения (газоразрядной лампы), ограничивающая разряд, должна быть оптически прозрачна от УФ до средней ИК области и химически устойчива к воздействию щелочных металлов при рабочих температурах лампы. Таким материалом является синтетический сапфир (лейкосапфир, корунд). Исследованию факторов, определяющих оптическое пропускание корундовых труб для оболочек разрядных ламп, посвящена данная работа. Достижения в области выращивания профилированных монокристаллов сапфира методом направленной кристаллизации (метод А.В. Степанова [2]) позволили перейти к серийному выпуску ламп с корундовой оболочкой. Однако, данный способ имеет ряд недостатков, которые существенно сказываются на оптической прозрачности сапфира: 198

 Наличие точечных дефектов, которые заимствуются из исходного сырья (Cr, Fe, Si, Mn, Ti, W) и формообразующей оснастки и тигля (Mo);  Появление парогазовых включений в приповерхностном слое (~0,25 мм), заимствованных из расплава (AlO, Al2O, H2 , CO, CO2, O, O2). Размеры перечисленных дефектов определяют прозрачность сапфира. Если неоднородности по размерам малы по сравнению с длиной волны λ (~0,1λ), проходящей сквозь кристалл, то рассеяние излучения отсутствует. Поэтому для удаления парогазовых включений в производстве газоразрядных ламп производится механическое удаление (шлифовка, полировка) приповерхностного слоя. Это приводит к возрастанию оптического пропускания до 10%. В качестве примера на рис. 1 приведены полученные авторами спектральные распределения коэффициента пропускания корундовых труб, изготовленных в ОАО «СКТБ «Ксенон» (кривая 1) и НПО «Луч» (кривая 2). Последние подвергались механической шлифовке и полировке до 14 класса чистоты. Исследования проводились на спектрофотометре СФ-26 и Фурье– спектрометре ФСМ 1201. Приведенные результаты получены на сегментных образцах, вырезанных из готовой трубы. В условиях промышленного производства такой контроль недопустим. 46 Пиковая сила излучения, Вт/ср

Коэффициент пропускания,%

100 90

80 70 60

575

950

50 40 30 20 10 0 0

2000

4000

6000 Длина волны, нм

44 42

1 40

2 3

38 36 0

Время наработки, мин

Коэффициент пропускания,%

100 90

80 70 60

575

950

50 40 30 20 10 0 0

2000

4000

6000 Длина волны, нм

Рис. 1. Спектральное пропускание Рис. 2. Зависимость пиковой сапфировых труб без обработки (1) и с силы УФ излучения от наработки двусторонней шлифовкой и полировкой для доз: 1-106; 2-107; 3-108 рад 199

Поэтому авторами данной работы степень прозрачности оценивалась по величине интегрального пропускания излучения. Для этого контроля была разработана установка и методика световых измерений. Поскольку корундовые трубки имеют направленно-диффузное пропускание, измерения проводят по светопропусканию боковой поверхности трубки в шаровом фотометре. Корундовая трубка помещается в светомерный шар Ульбрихта и освещается изнутри лампой накаливания. В такой оптической схеме световой поток от лампы накаливания и поток, проходящий сквозь оболочку, определяют коэффициент пропускания боковой поверхности. С помощью этой методики была получена зависимость величины интегрального светопропускания от концентрации пор в объеме кристалла, которая имеет линейный характер. Изменение концентрации пор на порядок вызывает изменение интегрального светопропускания на 5%. Влияние точечных дефектов, окрашивающих трубы, исследовалось на лампах с различной цветностью оболочки. Для активации центров окраски производилось облучение нейтронами изготовленных ламп. Ранее авторами [3] была показана идентичность воздействия излучения плазмы и радиационного воздействия на прозрачность сапфира. В данной работе выявлено, что в процессе наработки происходит отжиг активированных центров и восстановление прозрачности оболочки (см. рис. 2). Полученные результаты позволили сформулировать основные требования к сапфировым трубам для оболочек ламп. Литература 1. Гавриш С.В., Гайдуков Е.Н., Константинов Б.А., Никифоров В.Г., Самодёргин В.А. Разрядные источники инфракрасного излучения для специальных целей // Светотехника. - 1998. №3. - С. 22-24. 2. Браиловский В.Б. Технологические процессы производства профилированных монокристаллов корунда и изделий из них. – Тверь: Астер Плюс, 2003, - 76 С. 3. Влияние радиационных воздействий на излучательные параметры импульсных ламп с сапфировой оболочкой / С.В. Гавриш, В.Ю. Кустов, О.Ш. Мамин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика Радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2008. – вып. 1. С 55-57.

Геладзе Е.Д., Геладзе Н.М. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ РАСЧЁТЫ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ Грузинский технический универститет, Тбилиси, Грузия Geladze T.D., Geladze N.M. PROBABILITY CALCULATIONS IN BUILDING STRUCTURES Georgian Technical University, Tbilisi, Georgia 200

Оптимальное проектирование строительных конструкций, на основе описания вероятностного процесса эксплуатации, заключается в определении расчётных параметров конструкции, которые с экономически оправданной надёжностью обеспечат нормальные условия эксплуатации за весь период функционирования. Это может быть достигнуто при помощи минимизации средних ожидаемых затрат на возведение конструкций и эксплуатацию. При разработке оптимизационного подхода к расчету конструкций следует учитывать, что повреждение или разрушение элементов различных сооружений и конструкций приводит к различным результатам, начиная от легкоустанимых и кончая катастрофическими. Таким образом, менее ответственные и малой стоимости конструкции требуют обеспечения меньшего показателя (вероятность неразрушения), чем высокоответственные конструкции. Optimal design of building structures, on the basis of description of the probability process of operation, consists in the definition of structures design parameters that with economically sounded reliability provides the normal conditions of operation for the entire period of functioning. This would be achieved due the minimization of the average expected cost at structures construction and operation. At development of optimization approach for structures analysis should take into account that the damage or failure of various buildings and structural elements leads to different results, ranging from easy to eliminable and ending with the catastrophic. Therefore, less responsible and less cost structures demands less indicator (probability of non-failure), rather than a high sense of responsibility structures. Чисто экономическая ответственность за здания, повреждения которых (за исключением времени на восстановление здания или вызванного ремонтом временного прекращения эксплуатации здания и других связанных с этим расходов) не вызывают финансовых потерь и других итогов, оптимальная надежность определяется следующим выражением целевой функции стоимости: ̅= +∑ = , (1) где - расходы, вызванные возведением и возможными повреждениями или разрушениями сооружения; –первоначальная стоимость возведения здания; - вероятность отдельных повреждений; – вызванный отдельным повреждением ущерб; n – количество отказов различных типов. Аналитическое условие минимума целевой функции, когда вероятность каждого повреждения не зависит от вероятности других повреждений, будет записана следующим образом: +∑ + =0 . (2) Предположим, что отказ реализуется при достижении одного из нескольких возможных независимых предельных состояний. Отметим, что 201

принятая в строительстве вероятность отказов очень мала, и по приблизительным оценкам, её значения составляют V=10-³ для экономически ответственных сооружений или предельного состояния, которое не представляет угрозу для жизни (1). Вероятность только одного вида отказов, например, потери прочности стержня или балки и причиненного этим видом разрушения ущерба, может быть представлена в следующем виде [2]: = + , (3) где В представляет собой не зависящий от размеров поперечного сечения конструктивного элемента ущерб; βА – ущерб, связанный с восстановлением элемента (пропорционален площади А его поперечного сечения); β – постоянный коэффициент. Аналогично можем представить стоимость первоначального возведения: = + , (4) где θ и α являются постоянными величинами. Система уравнений (2) для нашего случая примет вид: + + =0 (5) В общем, определение C-экстремума (в данном случае минимума) можно производить не только по вероятности отказа V, но и по любому другому параметру, от которого зависит величина ̅ , например, размеры поперечного сечения конструктивного элемента, т.е. площади А. Если в это выражение введём значения U (3) и C0 (4), получим: ( + ) + + =0, (6) так как В и θ не зависят от вероятности разрушения , которая представляет функцию площади А поперечного сечения. Рассмотрим простой случай разрушения, когда запас прочности представлен в следующем виде: = − , (7) где случайная величина, предел прочности материала; -вызванная внешней нагрузкой усилие; - площадь поперечного сечения. Математическое ожидание и дисперсия выражения (7) запишутся следующим образом: = − , = + (8) Стандарт случайной величины будет = + (9) В случае нормального распределения случайных величин и , и кривая распределения тоже будет нормальной. Исходя из этого, можем использовать в общем виде обозначенные через ∅ широко распространённые таблицы распределения интегралов вероятности Гаусса. Интегральная функция нормального распределения [3]; ∅( ) =

√

∫

(10) 202

будет иметь следующий вид; ( )= +∅ .

(11)

Вероятность разрушения равна [1,2]; ( ) = (0). =∫ (12) В случае закона нормального распределения из (11), согласно (12), будем иметь: = 0.5 + ∅

= 0.5 − ∅

= 0.5 − ∅( ).

(13)

Показатель обеспечения надёжности будет [1,2]; = 1 − = 1 − 0.5 + ∅( ) = 0.5 + ∅( ), (14) где = / является характеристикой безопасности или числом стандартов, которое после подстановки (8) и (9) (математическое ожидание и стандарт) запишется в виде: =

Определим производную ∙ = −∅ ( )

(15) ∙

(

(16)

)

После подстановки (6) уравнение определения оптимальной площади А (16) примет вид: ∙ + =∅( ) ∙( ∙ ( + ). (17) ) В этом уравнении ∅ ( ) =

√

В (17) площадь А можно условно выразить условным коэффициентом запаса: = , = , Тогда, с учётом (13), получим: +

где

−∅

(18)

∙

(19)

, соответственно, коэффициенты вариации

изменения случайных величин и . Уравнением (19) определяется оптимальная величина площади А поперечного сечения конструктивного элемента с любым уровнем обеспечения надежности (вероятность надежности) . Это уравнение легко решается численным методом, относительно затребованного нами соответствующего коэффициента запаса обеспечения ξ. В этом случае мы получаем с вероятностью надёжности Р=0,999 выбранный коэффициент запаса ξ = 1577, к которому применим определённые реальной 203

необходимостью данные: = = 0,1 [2]; = 200 кН, (R)=20 кН/см2, константы α=β [4]; константа B относится к β в соответствии с показателем обеспечения последнего. После подстановки этих данных и разделения на β уравнение (18) запишется в следующем виде:: 1.5 − ∅ Здесь

== ∅

∙

( .

)

является отношением постоянных, когда

∙

+ 10

. (20)

= 1,577-ს, будет равноა

= 8,05 и изменяется в соответствии с изменением . Определим каждый член равенства (19). Функция интегральной распределения будет: ∅

, ,

∙ ,

(Гауссовой)

кривой

закона

нормального

= ∅(3,09) = 0,999.

Функция дифференциальной кривой закона нормального распределения будет [3]: ∅ (3,09) = 0,00337 0,01 ∙ 1,577 + 0,01 ∙ 1,577 6,241 (0,01 ∙ 1,577 + 0,01) Тогда равенство (20) примет вид: 1,5 − 0,999 = 0,00337 ∙ 6,241 ∙

+ 15,77

откуда =(

, ,

∙ ,

)

= 8,049 ≈ 8,05

Таким образом, при выбранном отношении постоянных

= 8,05

решение уравнения (20) будет = 1,577 . В слуечае такого коэффициента запаса показатель обеспеченности (вероятность надёжности) отношения оптимальной площади поперечного сечения будет Р=0.999. Аналогично, возможна назначением отношения постоянных оптимизация элемента площади поперечного сечения, с более низким или высоким показателем обеспечения. Литература 1. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1982. -352 с. 2. Ржаницын А.Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов. М.: Стройиздат, 1954. -288 с. 3. Михайлов Б.К., Кипиани Г.О. Деформированность и устойчивость пространственных пластинчатых систем с разрывными параметрами. СанктПетербург: Стройиздат СПБ, 1996. -442 с. 204

Журавлев М.М., Королев А.В., Филимонов Е.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗМЕНЕНИЕМ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА ФГБОУ ВПО Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., Саратов, Россия Zhuravlev M.M., Korolev A.V., Filimonov E.V. MODELLING SURFACE HARDNESS BY CHANGING OF POWER LASER RADIATION Saratov state technical university, Saratov, Russia К основным параметрам лазерной закалки относятся: P – мощность излучения, Вт; dП - диаметр лазерного пятна, мм;  - скорость обработки, мм/с. Режимы лазерной обработки определяют геометрические размеры зон лазерного воздействия, их микротвердость, параметры шероховатости обрабатываемой поверхности [1]. Разработка научно обоснованных рекомендаций по выбору рациональных режимов лазерной обработки, обеспечивающих целенаправленное формирование заданных свойств поверхностных слоев высоконагруженных деталей, с учетом конкретных условий эксплуатации, имеет большое прикладное значение. Для проведения исследований был изготовлен образец из стали 25Х2ГНТА закаленной и отпущенной на твердость 41…48 HRC в виде цилиндра диаметром 11 мм и длиной 90 мм. Образец закреплялся в приспособлении на столе лазерной установки «Квант-15» и подвергался лазерной обработке по следующим режимам: P =0,5; 0,6 и 0,7 кВт, dП =1,2 мм;  =10 мм/с. Для лучшего поглощения лазерного излучения заготовку предварительно оксидировали, что придало ей черный цвет. На каждом из режимов обработки вдоль оси заготовки проводили лазерным лучом так, чтобы на образующей цилиндра оставался след в виде прямой линии, после чего заготовку поворачивали на определенный угол и повторяли обработку. После окончания обработки образец разрезался электроэрозионным способом перпендикулярно своей оси на 3 равные части, из которых изготавливались шлифы для дальнейших металлографических исследований и измерения микротвердости упрочненного лазерным излучением слоя (Рис. 1). Шлифы травили 4%-ным раствором азотной кислоты в этиловом спирте. Микроструктуру закаленных зон исследовали на световом микроскопе МИМ-10 при увеличении х100. Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3 при нагрузке 0,5 Н.

205

Рис. 1. Вид заготовки после лазерной обработки Металлографическими исследованиями установлено, что в результате воздействия лазерного луча в металле образуется зона термического влияния. Структурные и фазовые превращения в зоне термического влияния приводят к формированию различных по структуре слоев. Поверхностный слой представляет собой плохо травящуюся «белую» зону с мелкоигольчатой мартенситной структурой (зона упрочнения), за ней следует зона повышенной травимости (зона отпуска), переходящая в исходную мартенситную структуру предварительно закаленной стали (Рис. 2). Размеры зоны упрочнения зависят от мощности лазера. С увеличением мощности лазерной обработки увеличивается как глубина, так и ширина зоны упрочнения. При увеличении мощности более 0,7 кВт, при прочих равных условиях, на поверхности заготовки появляется окалина, увеличивается шероховатость поверхности.

Рис. 2. Микрошлиф. Область упрочнения 206

Измерение микротвердости по глубине зоны термического влияния показало, что в зоне упрочнения при всех режимах лазерной обработки происходит увеличение микротвердости по сравнению с исходной в 1,5-2 раза, причем в большей степени при повышенных мощностях лазера. Следует отметить, что для зоны упрочнения характерен большой разброс значений микротвердости, хотя средние значение очень велики и составляют 9000–12000 МПа. Это связано, в первую очередь, с разнородностью фазового состояния стали. Аппроксимируя полученные значения микротвердости, автором был получен график зависимости микротвердости от мощности лазера по глубине на примере стали 25Х2ГНТ (рис. 3). При малых значениях мощности (P=0,5кВт) падение микротвердости начинается раньше границы зоны упрочнения, а при больших значениях по глубине зоны упрочнения микротвердость практически не изменяется, а затем 14000

Микротвердость, МПа

12000

P=0,5 кВт

10000

P=0,6 кВт

8000

P=0,7 кВт

6000 4000 2000 0 0

0,2

0,4

0,6 0,8 Глубина, мм

1,2

Рис. 3. Зависимость микротвердости от мощности лазера по глубине резко снижается при переходе через границу зоны упрочнения. Причем для всех исследованных режимов лазерной обработки микротвердость после перехода границ зон упрочнения составляла 4000-5000 МПа, а затем постепенно увеличивалась до уровня микротвердости исходного материала 5500 МПа. Оказалось также, что протяженность зон отпуска не зависит от режимов термообработки и составляет приблизительно 0,4 мм. Из многих литературных источников, в том числе [2], известно, что глубина закалки растет с ростом мощности лазера. Это справедливо лишь при неоптимальных режимах, когда температура в зоне воздействия лазерного луча меньше температуры плавления обрабатываемой детали ( Tmax  Tпл ). Максимальная глубина закалки зависит только от времени действия теплового источника. Литература 1. Асеева Е.Н. Моделирование геометрического каркаса поверхностного слоя изменением скорости лазерной обработки [Текст] / Е.Н. Асеева // Известия ВолгГТУ – 2009. с. 14 – 16. 207

1. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / Под ред. В.Я. Панченко. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 664 с.

Касьяненко И.С., Санкин А.В., Дядюк М.Н., Алтухов В.И. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ И ГЕТЕРОСТРУКТУР КАРБИДА КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА И МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ SiC Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет, Пятигорск, Россия Kasyanenko I.S., Sankin A.V., Dyadyuk M.N., Altukhov V.I. GROWTH OF SINGLE CRYSTALS AND HETEROSTRUCTURES OF SILICON CARBIDE AND THE METHOD OF INDUCTION HEATING MODELING SVOYCTV NANOMATERIALS BASED ON SiC Pyatigorsk State Humanitarian-Technology University, Pyatigorsk, Russia Разработками технологий производства монокристаллического карбида кремния (SiC) в мире занимаются 5-10 компаний, причем около 90% от общего объема его производства приходится на США. Признанным лидером (90% рынка США) в области производства монокристаллического SiC является Сrее Inc. Эта фирма, фактически используя в качестве технологического базиса «метод ЛЭТИ», занимается коммерческой продажей монокристаллического SiC и изделий из него [1, 6]. Актуальность для России промышленной реализации отечественных разработок в этой сфере определяется отсутствием устойчивого производства подложек и эпитаксиальных структур карбида кремния, что значительно снижает в целом экспортный потенциал страны в наукоемких областях. Карбид кремния – наноструктурно-зависимое семейство материалов [1, 2]. При синтезе монокристаллов SiC формируется ряд индивидуальных слоистых структурных модификаций, называемых политипами (3С, 2Н, 4Н, 6Н, 21R), которые отличаются электрофизическими (ширина запрещенной зоны, подвижность носителей заряда), оптическими (коэффициенты поглощения, преломления) и химическими (скорость окисления, диффузии примесей) свойствами. В рамках общей химической формулы – SiC – карбид кремния объединяет в себе целое семейство широкозонных материалов и является наноструктурированным слоистым полупроводником, макроскопические свойства которого зависят от взаимного расположения слоев, то есть, от последовательности их чередования и периода трансляции [3]. Новые силовые ключи должны не терять заявленных свойств, вплоть до температуры 5000С. Необходимость повышения качества изделий из монокристалла SiC требует автоматизировать технологический процесс изготовления монокристалла. Для синтеза системы управления нами разработаны алгоритм и конструкция установки индукционного нагрева. Эти 208

вопросы, наряду с описанием (моделированием) свойств карбида кремния и его твердых растворов, представлены в настоящей работе. Кроме этого, в сообщении представлены: метод изготовления монокристаллов SiC и гетероструктур на его основе, предложена модель теплового сопротивления биоморфного композита карбида кремния, а также, на основе формулы КубоГринвуда, расчитаны свойства наноструктурированных материалов карбида кремния. I. Гетероструктуры и наноматериалы силовой микроэлектроники. Новые полупроводниковые устройства, включая силовые ключи и датчики на основе карбида кремния (SiC) и биоморфного композита 3C-SiC/Si, не теряют заявленных свойств вплоть до 500°С. Опираясь на результаты исследований, проведенных компанией CREE [4], можно утверждать, что в ближайшей перспективе основным материалом для силовой электроники должен стать именно карбид кремния и пористые композиты на его основе. В работе представлены уравнения, моделирующие процессы сублимации карбида кремния и распределения температурных полей в установке для получения пористой керамики на его основе. Реализована установка с индукционным высокотемпературным нагревом, содержащая графитовый тигель, индукционную катушку, систему охлаждения и контуры управления [5]. Для испытаний установки использовались тугоплавкие заготовки. Полученный расплав в объеме 10-20 см разливался при температуре порядка 2000°С в ранее заготовленные формы. Для управления процессом нагрева и сохранения максимального КПД всей системы в ходе нагрева, необходимо постоянно изменять частоту генератора с целью поддержания рабочей резонансной частоты контура. При этом применяются мощные IGBT транзисторы, в чем состоит существенное отличие данных индукционных установок от ламповых и тиристорных. Современные транзисторные ТВЧ генераторы способны изменять резонансную частоту в 20 раз (до 2000%) от 1кГц до 20 кГц. В итоге, были получены уникальные эксплуатационные характеристики разработанной установки. Установка была апробирована при работе с тугоплавкими материалами. После литья из расплава при 20000С были получены образцы заданной формы. Прогрев «канальной» углеродной матрицы, получаемой путем пиролиза (обугливания) позволяет получить образцы SiC и биоморфного пористого композита 3C-SiC/Si [2,7]. В биоморфных композитах на основе карбида кремния SiC/Si (экокерамика), обнаружены необычные физические свойства (теплопроводность, теплоемкость и акустические свойства), с чем связаны перспективы их практического применения. Композиты SiC/Si конструируются на основе «канальных» углеродных матриц путем пиролиза различных сортов дерева (сосна, эвкалипт, манго, дуб, бук, клен и др.), с последующей инфильтрацией в сквозные каналы этих матриц (с диаметрами каналов от ∼4 до∼100µm) расплавленного Si [7]. Полученные при этом образцы пористой керамики и изделия на основе карбида кремния представлены на рис. 1 [4,6]. 209

a) b) c) Рис. 1. Опытные образцы полученной пористой керамики (а), карбида кремния (b) и изделия на его основе (c) II. Теплопроводность биоморфного композита карбида кремния. Вследствие широкого практического применения: элементы силовой электроники, сверхпрочные материалы, – SiC и пористые композиты на его основе привлекают к себе все большее внимание исследователей. В частности, исследованию теплопроводности К(Т) биоморфного композита SiC/Si карбида кремния посвящен ряд работ [7]. Авторы [7] для объяснения кривой К(Т) композита SiC/Si используют данные по теплопроводности 3С-SiC, кремния Si и учитывают пористость (р=0,2) исходных образцов керамики [8]. При этом рассматриваются макроскопические параметры составляющих компонент образцов композита [9]. Однако можно предположить, что в образцах биоморфного композита передача тепла реализуется путем распространения фононов (в среднем) и рассеяния их на линейных дефектах (порах) [5, 10]. Такая микроскопическая модель поведения кривой К(Т) использована в настоящей работе. В частности, предложена модель рассеяния фононов на линейных порах и проведены расчеты зависимости К(Т) для композита SiC/Si по формуле Дебая. При этом используется полная сумма обратных времен релаксации  (x ) для сечений рассеяния фононов Дебая) в виде:  ( x)   о ( x)   с ( x)   n ( x)   q ( x) .

– частота

(1) Здесь  0 – обратное время релаксации фононов в «чистом» кристалле,  c – за счет фазового перехода,  n – за счет неупругого рассеяния тепловых фононов,  q – на линейных порах композита SiC/Si [5]. Формулу для расчета времени релаксации фононов на линейных порах можно представить в виде [5,10]: q 

1

 kn (1 

q 2z q2

) ,

(2)

где k – численный коэффициент; n – количество линейных пор,   vq , v – групповая скорость фононов, q – волновой вектор фонона, qz – его компонента по оси z вдоль линейной поры. Вводя среднюю величину (qz/q)2=1/3 и, выбирая k в соответствии с данными опытов, получаем приведенное выражение для обратного времени релаксации, обусловленного рассеянием фононов на линейных порах: -1  q (x) = n  x  10 11 (с ). (3) 210

С использованием (1)-(3) проведены расчеты зависимости теплопроводности К(Т) от температуры для кристаллов SiC, твердых растворов SiC-AlN и биоморфного композита (экокерамики – ecoceramics – environment conscious ceramics) SiC/Si. Результаты проведенных расчетов, с учетом (1) - (3), при n= 0.5; 0.9 B хорошо согласуются с данными соответствующих опытов и объясняют новый наблюдающийся эффект подавления теплопроводности пористых биоморфных композитов при низких температурах (Т<40÷500К) (рис. 2) [5, 7]. Результаты расчетов хорошо согласуются с данными соответствующих экспериментов. III. Формула типа Кубо-Гринвуда и свойства наноструктурированных материалов. Применение выражений типа Кубо-Гринвуда позволило также обосновать использование формул (1)-(3) для расчета теплопроводности полупроводников и эффекта гигагтского подавления биоморфного композита SiC/Si. Предложены модели различных каналов рассеяния фононов. Построены модели кинетических свойств наноматериалов на основе SiC: модель эффекта подавления теплопроводности биоморфного композита SiC/Si (1); модель температурной зависимости теплопроводности кристаллов SiC и его политипов (2); аномальной температурной зависимости электрической проводимости твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x и (SiC)1-x(ВеО)x (3); модели гигантского усиления диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь в керамике SiC-AlN (4). В частности, полученные результаты по температурной зависимости образцов политипов карбида кремния приведены на рис. 3.

Рис. 2. Температурные зависимости теплопроводности SiC высокой чистоты и образцов биоморфного композита SiC/Si 1-11 – экспериментальные данные [7], 12,13 – расчетные кривые температурной зависимости теплопроводности SiC/Si, 14 – график расчетной кривой теплопроводности 3С-SiC, 15 – расчетная кривая теплопроводности кремния высокой чистоты. 211

Рис. 3. Температурная зависимость теплопроводности кристаллов SiC 1, 2, 3 –эксперимент (точки) для политипов [5, 6]; 5, 6, 7, 8 (рисунок а) – эксперимент [6]; 13, 14 (рисунок б) – эксперимент [5]; 1-14 – результаты расчетов. Литература 1. Лучинин В., Таиров Ю. Карбид кремния – алмазоподобный материал с управляемыми наноструктурно-зависимыми свойствами. – Научно-технический журнал «Наноиндустрия», 2010. Вып 1. 2. 7 шагов к созданию бизнеса: Руководство заявителя. Государственная корпорация «Роснано». – М., 2008, с. 15. 3. Верма А.А. и Кришна П. Полиморфизм и политипизм в кристаллах. – М.: Мир, 1969, с. 273. 4. Миллс Г., Кон Г. Карбид кремния для российской промышленности: компания CREE приходит в Россию. Электроника: Наука, Технология, Бизнес. № 8, 2010. С. 4 – 6. 5. Санкин А.В., Алтухов В.И. Исследование процессов выращивания наноструктурных материалов на основе карбида кремния в установке индукционного нагрева. Материалы 4-ой Международной научной конференции «Системный анализ и прикладная синергетика». – Ростов-наДону, 2011. 6. Сафаралиев Г.К., Таиров Ю.М., Цветков В.Ф., Шабанов Ш.Ш. Получение и свойства поликристаллических твердых растворов SiC-AlN. ФТП, Т27,вып.3, 2001 г. - с.402-408. 7. Парфеньева Л.С., Орлова Т.С., Картенко Н.Ф. и др. Теплопроводность биоморфного композита SiC/Si — новой экокерамики канального типа. ФТТ. 2005. Вып. 7. Т. 47. С. 1175 – 1179. 8. Литовский Е.Я.. Известия АН СССР. Неорганические материалы 212

вып.16, 1980 г. 559 с. 9. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Энергия, Л. 1974 г. - 264 с. 10. Могилевский Б.М., Чудновский А.Ф. Теплопроводность полупроводников. – М. : Наука, 1972 г. – 536 с. Нареклишвили Т.Г.1, Паресишвили А.К.2, Табатадзе Н.Н.3, Лежава Г.К.3 УСТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ 1 Грузинский авиационный университет, Тбилиси, Грузия; 2 Тбилисский государственный университет им. И. Джавахишвили, Тбилиси, Грузия; 3 Грузинский технический университет, Тбилиси, Грузия Nareklishvili T. G.1, Paresishviili А.К.2, Tabatadze N.N.3, Lezhava G.К.3 DEFINITION OF CONCRETE STRUCTURES PARAMETERS APPLIED IN HYDROTECHNICAL STRUCTURES WITH FIBER-OPTIC SENSORS 1 Georgian Aviation University, Tbilisi, Georgia; 2 I. Javakhishvili Tbilisi State University, Tbilisi, Georgia; 3 Georgian Technical University, Tbilisi, Georgia Уровень развития ведущих промышленных государств характеризуется не только объемом производств и ассортиментом выпускаемой продукции, но и показателями их качества. Особого внимания заслуживает контролирование показателей качества бетонных конструкций, чтобы с самого начала избежать разрушений и аварий как гидротехнических сооружений, а также гражданских и промышленных зданий. В качестве основного материала современного гидростроительства, представляет гидротехнический бетон, который иногда частично армируется. К гидротехническому бетону предъявляют следующие требования: высокая прочность, максимальная водонепроницаемость, стойкость против разрушающих факторов (мороз, химическое воздействие воды) [1]. Выполнение этих требований может быть достигнуто путем выбора соответствующего состава бетона, строгого соблюдения правил его производства и учетом условий эксплуатации. Для соблюдения этих условий необходимо формирование систем полноценного контроля и диагностики. Все это позволяют сделать методы неразрушающего контроля. Развитие этих методов всегда считалось одним из основных направлений научнотехнического прогресса. 213

Применением неразрушающих методов возможно предсказать разрыв процесса, а также улучшение полностью автоматизированного процесса производства, качество и производительность. Взаимодействие исследуемого объекта с физическим полем дает широкое представление о состоянии объекта. Для обеспечения полной картины ситуации с различными свойствами и механическими характеристиками объектов, широко могут применяться волоконно-оптические методы, которые быстро развиваются и очень перспективны, исходя из уникальных свойств световода [2]. В современном мире довольно много научно-исследовательских институтов работают над созданием методов, основанных на новых неразрушающих методах, в частности, волоконно-оптическом световоде, и над усовершенствованием существующих традиционных методов. Созданы волоконно-оптические датчики для определения прочности бетонных конструкций, структуры, влажности, появления трещин и деформации. Разработана математическая модель волоконно-оптического датчика, с целью описания бетонных и железобетонных конструкций[3]. Динамика твердения бетонного образца, диаграмма прочности в продолжение всего периода твердения, без его нарушения, аппаратнопрограммное описание протекающих внутренних процессов при затвердевании. Практическую ценность работы определяют: точность волоконнооптических датчиков, их использование при изготовлении и эксплуатации бетона для контроля всех параметров, что с самого начала поможет избежать ожидаемых аварий. Для строительства гидротехнических сооружений необходимо исследование местных месторождений строительных материалов, их запаса, состава и физико-механических свойств. Как было отмечено, основным материалом является гидротехнический бетон. Высокий уровень развития строительной механики, теории упругости и пластичности, достижения компьютерных технологий и численных методов дают возможность быстрого определения действующих в элементах сложных конструкции усилий и их грузоподъемности, но при расчете конструкций становится необходимым принимать ряд допущений и упрощений, таких как: идеализация соединительных средств используемого материала и элементов, в результате чего фактическая работы конструкции отличается от той, которую показывают результаты исследования. Поэтому описание фактической работы конструкции возможно только в экспериментальном исследовании. Развитие физических методов, которые называют также и методами неразрушающего контроля, сыграло значительную роль в развитии экспериментальной механики. Для исследования бетонных конструкций применяют различные физические методы, которые постепенно развиваются и совершенствуются на основе развития современных компьютерных технологий и оптоэлектроники. 214

Формирование структуры бетона – сложный физико-химический процесс, который постепенно развивается. Кинетика образования структуры и преобразование бетонной смеси в искусственный конгломерат (твёрдое тело) обусловлены множеством технологичесих и физических факторов. В основном, большое влияние на формирование структуры бетона оказывает процесс связывания цемента и его затвердевания.

Рис.1. Разработаны схемы волоконно-оптических датчиков для исследования бетонных конструкций. Рассмотрены волоконно-оптические датчики для исследования бетонных конструкций. При бетонировании конструкций в зимний период, условия твердения образцов которых должны быть идентичны условиям затвердевания бетонных конструкций, заранее заложенными волоконно-оптическими датчиками можно определить состояние и механические качества в любое время, т.е. возможен непрерывный мониторинг. Записана динамика твердения бетонной конструкции волоконно-оптическим датчиком (рис.2.) Длительность процесса твердения зависит от водоцемента. Чем дольше длится процесс, тем больше взаимодействие. Здесь же рассматривается зависимость интенсивности света за период твердения бетона (28 дней ).

215

t час

Рис.2. Зависимость интенсивности света при затвердевании бетона R кгс/см²

Рис. 3. График экспериментальных значений прочности бетона в течение 28 дней Волоконно-оптическим датчиком определена прочность бетонной конструкции. Результаты экспериментов даны на рис.3. Как видно из графика, бетон набирает прочность быстро в течение 12 дней, а затем сравнительно медленно растет механическая прочность, т.е. в данный период бетон получает прочность, следуюший этап твердения протекает медленно, так как 216

интенсивность несколько снижается, таким образом прочность бетона еше растет. Проведен эксперимент по контролю твердения бетона, в котором подтвердилось, что первые характерные изменения скорости замечены на графике между 8-12 часами неожиданным отклонением кривой, а через два дня замечена следуюшая стадия твердения. Существует возможность с помощью методов неразрушающего контроля на элементах бетона провести контроль их качества как в раннем, так и в позднем возрасте. Именно этот метод даёт возможность получить достаточную информацию о динамически упругих качествах в период твердения. Также необходимо применение методов неразрушающего контроля при формировании структуры бетона в раннем возрасте, когда еще можно активно вклюючиться в процесс управления для его оптимизации. Литература 1. Malkhaz Tsikarishvili, Yuri Melashvili and Tea Nareklishvili. Monitoring of concrete constructions structural uniformity. NOVA Science Publisher – “Georgian International Journal of Science and Technology”, NY, USA, 2010. 2. T. Nareklishvili, M. Tsikarishvili, L. Zambakhidze T. Magradze, A. Tsakadze, D. Kupatadze. Experimental research of fiber-optical system of concrete constructions monitoring// “Problems of Mechanics”. Tbilisi, 2009, № 1(34), pp. 84-89. 3. Цхведадзе Р.М., Кипиани Г.О., Кристесиашвили Э.Н., Нареклишвили Т.Г. Решения некоторых пространственных задач механики сплошных сред в обыкновенных дифференциальных уравнениях//МЕХАНИКА-2011, сборник научных трудов V Белорусского конгресса по теоретической и прикладной механике, 26-28 октября 2011 года, В двух томах под общей редакцией академика М.С, Высоцкого. Том II, Минск 2011, с. 255-260.

Николашкин С.В., Титов С.В. СВЯЗЬ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИНЫ С КВАЗИДВУХЛЕТНИМИ КОЛЕБАНИЯМИ ЭКВАТОРИАЛЬНОГО СТРАТОСФЕРНОГО ЗОНАЛЬНОГО ВЕТРА Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г.Шафера СО РАН, Якутск, Россия Nikolashkin S.V., Titov S.V. RELATIONSHIP THE AEROSOL OPTICAL DEPTH WITH QUASIBIENNAL OSCILLATION OF THE EQUATORIAL STRATOSPHERIC ZONAL WIND Yu.G.Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Yakutsk, Russia

217

Пространственное распределение аэрозоля в атмосфере Земли имеет значительную неоднородность, определяемую особенностями глобальной атмосферной циркуляции и расположением источников аэрозолей как естественного, так и антропогенного происхождения. С другой стороны, одним из важнейших явлений, определяющих вариации того или иного параметра атмосферы по всей планете, в том числе метеопараметров, является т.н. квазидвухлетние колебания (КДК). КДК определяется направлением и величиной скорости экваториального стратосферного зонального ветра, который меняет свое направление с западного на восточное (фазы) с периодичностью 2528 месяцев на уровне 30 гПа. В настоящее время установлено, что фазы КДК в той или иной мере влияют на всю планетарную атмосферную динамику, включая полярные области и верхние слои атмосферы [1,2]. Даже было показано, что КДК достаточно четко проявляются и в температуре воздуха в средних и высоких широтах [3]. С использованием данных солнечного фотометра CE-318 Международной сети “AERONET” [4] были рассмотрены регулярные вариации аэрозольной оптической толщины (АОТ) некоторых станций сибирского региона. Для рассмотрения вариаций аэрозоля были взяты данные измерений АОТ уровня 2 для станций Иркутск (51º48' c.ш., 103º05' в.д.), Томск (56º29' c.ш., 85º03' в.д.) и Якутск (61º40' c.ш., 129º22' в.д.) на длине волны 500 нм и параметра Ангстрема (500-870 нм) с 2004 по 2011 гг. Рассмотрение вариаций АОТ на других длинах волн спектра показывает аналогичный ход с некоторыми тонкостями, которые выходят за рамки данной работы, и, чтобы не перегружать рисунки, они здесь не приведены. Данные АОТ уровня 2 являются автоматически отфильтрованными от облачности и пройденными контроль качества. На основе полученных данных проанализированы особенности месячных и межгодовых вариаций АОТ для каждой станции с целью установления его связи с изменением фаз КДК и определения пространственной неоднородности содержания аэрозоля в атмосфере. Параметры КДК взяты по новым QBO индексам NOAA, представляющим собой зонально-осредненные скоростяи и направление стратосферного ветра по нескольким экваториальным станциям.

Рис. 2. Межгодовые вариации АОТ на длине волны 500 нм для всех станций (2004 –2010 гг.) Рис. 1. Месячные вариации АОТ на длине волны 500 нм для всех станций (2004 –2009 гг.)

На рис. 1 показаны месячные вариации аэрозольной оптической толщины (АОТ) на 218

длине волны 500 нм (видимая область) для всех рассматриваемых станций. Отсюда видно, что локальные максимумы для Томска и Иркутска наблюдаются в мае, а для Якутска нет ярко выраженного локального максимума, но значения АОТ выше в весенне-летний период (в апреле и июле). Минимумы для всех станций наблюдаются в зимний период. По сравнению с другими станциями значения АОТ являются самыми низкими в Якутске, что свидетельствует о более "чистой" атмосфере. Достаточно высокие значения АОТ наблюдаются также в феврале для Якутска, что возможно свидетельствует о явлении так называемой «арктической дымки», наблюдаемого в высоких широтах в «холодный» период года. Сравнение межгодовой изменчивости АОТ для Якутска, Иркутска и Томска с осредненными за год данными КДК показывает наличие вариаций для всех городов синфазно с вариациями КДК (рис.2,). Следует отметить, что наиболее отчетливо видно колебание АОТ для Якутска, затем для Томска и Иркутска, которое объясняется низким уровнем фонового аэрозоля для более высокоширотных станций, т.е. «замытием» аэрозольного наполнения. Коэффициент корреляции для Якутска при этом составляет 0,4. На рис.3 показаны ход АОТ для Якутска и КДК с месячными осреднениями, также приводится 6 месячная сглаженная линия АОТ. Отсюда видно, что во время западной фазы КДК (положительные значения QBOиндекса) АОТ испытывает сильные возмущения, чем при восточной фазе КДК, когда АОТ ведет себя спокойно. Следует обратить внимание на постоянный рост от года к году фонового и среднего уровня АОТ. На рис.4. представлен линейный тренд роста среднегодовых уровней АОТ с 2004 по 2011 гг. Коэффициент линейного тренда составляет 0,013. При сопоставлении с фазами квазидвухлетних колебаний (КДК) экваториального стратосферного зонального ветра выявлено, что корреляция АОТ с Рис. 3. Вариации КДК и АОТ на длине волны 500 наибольшая нм для Якутска (2004 –2011 гг.) фазами КДК наблюдается во время западной его фазы. Значение коэффициента корреляции при этом составляет R=0,4. Это говорит о том,

Рис. 4. Межгодовые вариации АОТ на длине волны 500 нм для Якутска и его линейный тренд

219

что содержание аэрозоля в атмосфере Якутии может в значительной степени определяться влиянием западного направления экваториального стратосферного зонального ветра на перенос атмосферных примесей к высоким широтам через изменения путей миграции воздушных масс. Для Рис. 5. Схема размещения ячеек Томска и Иркутска корреляция чуть крупномасштабной циркуляции атмосферы ниже, что предположительно объясняется частыми возмущениями (аэрозольными загрязнениями) прозрачности атмосферы более крупными аэрозольными частицами от пылевых бурь в Монголии, Китае, Средней Азии и Ближнем Востоке. Данное предположение подтверждается поведением параметра Ангстрема для Иркутска и частично для Томска, что говорит о наличии крупнодисперсного аэрозоля, тогда как в Якутске характерно наличие мелкодисперсной фракции. Если посмотреть на схему размещения ячеек крупномасштабной циркуляции атмосферы (рис.5), с учетом широтных положений станций наблюдения становится ясно, что Якутск располагается в зоне влияния полярной ячейки и иногда (во время западной фазы КДК) попадает под ячейку Ферреля, Иркутск и Томск почти всегда находятся под ячейкой Ферреля и соответственно подвержены адвективному переносу аэрозоля из средних широт. Предполагается, что граница ячеек полярной и Ферреля, которая проходит примерно над 60о северной широты испытывает некоторое широтное перемещение в зависимости от фаз КДК. Результаты исследований [5,6] показали, что связь КДК скорости зонального ветра с циркуляцией стратосферы и тропосферы умеренных и высоких широт может быть обусловлена изменением условий вертикального и меридионального распространения планетарных волн во внетропических широтах. Показано, также что стратосферный полярный вихрь при западной фазе КДК интенсивнее, чем при восточной фазе. Литература 1. Naujokat, B. An update of the observed quasi-biennial oscillation of the stratospheric winds over the tropics. // J. Atmos. Sci., 43, 1986. Р. 873-1877. 2. Baldwin M. P., Gray L. J., Dunkerton T. J., et.al. The Quasi Biennial Oscillation // Rev. Geophysics. 2001. V. 39. N. 2. P. 179–229. 3. Мохов И. И., Безверхний В. А., Елисеев А. В. Квазидвухлетняя цикличность температурного режима атмосферы и тенденции ее изменения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1997. Т. 33. № 5. С. 579–587. 4. Dubovik, O., A. Smirnov, B. N. Holben, et. al. Accuracy assessments of aerosol optical properties retrieved from Aerosol Robotic Network (AERONET) Sun and sky-radiance measurements // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. N. 4. P. 9791-9806. 220

5. Holton J. R. The Dynamic Meteorology of the Stratosphere and Mesosphere. Meteor. Monographs. V. 15. Boston: American Meteorologi-cal Soc., 1975. 319 p. 6. Abish, B. and Mohanakumar, K. Biennial variability in aerosol optical depth associated with QBO modulated tropical tropopause // Atmosph. Sci. Lett., 13: 2012. 61–66. doi: 10.1002/asl.364.

Смирнов А.В., Мурашов И.Д. ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ В МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Московский Государственный Университет Пищевой Промышленности, Москва, Россия Smirnov A.V., Murashov I.D. APPLICATION OF THE LASER ARE SHARP IN THE MEAT INDUSTRY Moscow State University of the Food Industry, Moscow, Russia В настоящее время в мясной промышленности наблюдается тенденция к усовершенствованию некоторых технологических процессов на основе излучающих форм энергии. Такое усовершенствование характеризуется увеличением скорости, высокой степенью механизации и автоматизации, повышением безопасности рабочего процесса. Распиловка туш – одна из самых трудоемких и ответственных операций первичной переработки мяса. Применение при разделке механизированного инструмента позволяет значительно облегчить процесс и сократить время выполнения операции. Однако при этом требования к инструменту для распиловки весьма серьезные. Это связано с необходимостью обеспечить минимальные потери сырья. В процессе распиловки надо минимизировать перенос загрязнений по поверхности распила. Инструмент не должен очень утомлять работника, чтобы он выполнял работу качественно в течение длительного времени. Обзор литературных источников выявил, что одним из перспективных направлений является применение в мясной промышленности лазерного режущего инструмента, возможными свойствами которого являются: отсутствие механического контакта с рассекаемым объектом, безынерционность, стабильность в работе, наличие максимально возможного числа степеней свободы. Представляет интерес и углубленное изучение влияния лазерного излучения на мясные изделия и сырье для улучшения или стабилизации их качества, увеличения сроков хранения, а также получения принципиально новых видов продуктов питания. Кроме того, особенности лазеров как источников электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн: от рентгеновского до дальнего инфракрасного (10-2 – 102 мкм) с большой мощностью и высокой 221

монохроматичностью, способных повышать энергию составляющих элементов мясного сырья на клеточном, молекулярном, ионном и атомном уровнях, открывают ряд других возможностей для использования их в технологии производства мясных продуктов. Они могут быть использованы для интенсификации технологических процессов, стимуляции активности ферментов, повышения сохранности сырья и готовой продукции при хранении и транспортировке, управления биохимическими реакциями и биотехнологическими процессами и в ряде других областей. Физические основы лазерного излучения Из всего многообразия разработанных к настоящему времени лазеров наибольший интерес для применения в технологии производства мяса представляют молекулярные оптические квантовые генераторы (ОКГ) на азоте и углекислом газе, ионные на аргоне, криптоне, ксеноне, парах кадмия. Механизм действия ОКГ на биологические объекты определяется совокупностью термического, механического и других эффектов, зависящих от длины волны, плотности, мощности излучения, вида облучаемой ткани. При плотности мощности излучения, достаточной, чтобы испарять ткань, коэффициент поглощения для всех длин волн и видов ткани оказывается приблизительно одинаково большим (90% и выше). Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом сводится к последовательным элементарным взаимодействиям излучения с молекулами вещества. Основным веществом, поглощающим энергию, по данным специалистов МГУПП, является вода, содержание которой в животных тканях колеблется от 30 до 80%. По литературным данным, излучение CO2 - лазера с длиной волны 10,6·10-6 хорошо поглощается мышечной тканью, поэтому выбор именно такого оборудования для резки животных тканей самый оптимальный. Для более эффективного и безопасного применения лазерной техники в мясной промышленности необходимо использовать роботы-манипуляторы. Роботы-манипуляторы – это совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая действия, аналогичные действиям руки человека, под управлением программируемого автоматического устройства или человека (оператора). При этом решается важная социальная задача: освобождение человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от монотонных операций, не требующих высокой квалификации. Схема эксперимента В качестве объектов лазерного воздействия исследовались ткани, встречающиеся при обработке мяса, в частности: мышечная (свиная длиннейшая мышца в охлажденном и замороженном состоянии), костная (реберная кость свиней) и жировая (охлажденный свиной шпик из поясничной части). Для эксперимента была использована лазерная установка Laser TLF 2700 T2D5598-1 (Trumpf, Германия) с частотой резания 10 000 Гц. Резание проводилось при 222

различном давлении (5–15 бар). Луч направлялся перпендикулярно образцу. Скорость рассечения изменяли дискретно (0,5–4 м/мин). При подборе оптимальной скорости резания образцы тканей разрезали при различных параметрах (давлении и скорости резания), а затем, сравнивая массу образца до и после разрезания, находили величину потерь (см. таблицу). Результаты экспериментов Из приведенных данных можно выявить закономерность, что чем больше скорость резанья, тем меньше потери сырья. В результате экспериментов получены оптимальные режимы лазерной резки:  для мышечной ткани: скорость – 0,5 м/мин, давление – 15 бар;  для жировой ткани: скорость – 3 м/мин, давление – 5 бар;  для костной ткани: скорость – 4 м/мин, давление – 10 бар. Гистологические исследования тканей показали, что внешняя сторона среза образца, подвергнутая воздействию светового потока с высокой энергией, характеризуется полным разрушением нативной структуры мышечной и жировой тканей. Значительное температурное воздействие лазерного луча приводит к соответствующему изменению запаха продукта, интенсивность которого зависит от значения энергетической экспозиции на материал и от наличия дополнительных факторов рассечения (замораживания материала). В связи с тем, что непосредственно попадающая под луч ткань испаряется, толщина пригоревшего материала не превышает 100 мкм. В этом слое полностью отсутствуют тканевые и клеточные структуры. Под сгоревшим пластом ткани находится более рыхлый и пористый слой со сваренным материалом, в значительной степени утратившим характерную тканевую и клеточную структуру. В зонах максимального термического воздействия в результате закипания воды образуется пористость. Толщина такого слоя составляет около 400 мкм. 223

При рассечении лучом лазера замороженной мышечной ткани (Т=265...255К) наблюдается уменьшение толщины области повреждения в 2-3 раза. Это объясняется стабилизирующим действием тепла излучения за счет расходования части энергии на фазовый переход лед-вода. Известно, что протяженность области повреждения мышечной ткани снижается в 2-4 раза при использовании в качестве дополнительного фактора рассечения паров азота [1]. Пары азота, кроме охлаждающего действия на ткань (ее температура снижается с 295 К до 220...235 К), удаляют испарения и предотвращают горение мясной ткани, благодаря чему значительно сокращается протяженность повреждения. В глубоких слоях, не подвергавшихся действию лазерного луча, характерных изменений не наблюдается. Исследования окислительных процессов в жировой ткани выявили, что с повышением мощности резания увеличиваются кислотное и пероксидное число жира, что свидетельствует об ускорении процесса окислительной порчи при воздействии лазера. Микробиологические показатели после воздействия лазерного излучения заметно улучшились: в образцах не было обнаружено сальмонелл и кишечной палочки, а также значительно уменьшилось общее количество микроорганизмов. Это объясняется образованием на поверхности разреза пленки скоагулированной ткани, препятствующей бактериальному обсеменению и проникновению микроорганизмов вглубь ткани. Аналогичные результаты были получены и в результате проведения экспериментов по разрезанию образцов мяса говядины. Таким образом, применение лазерного излучения в мясной промышленности в качестве режущего инструмента, судя по результатам экспериментов, принципиально возможно.

224

Таблица 1. Результаты измерения параметров процесса разрезания тканей свиней Толщина Давление, Скорость резанья, Потери массы, ΔT,С Вид ткани образца, мм бар м/мин % 0 5 3 0,108 +1 10 2 0,112 +1,2 Мышечная 55 15 1 0,114 +2 15 0,5 0,110 +3,2 4 0,168 +2,3 Жировая 20 5 3 0,150 +2,2 2,5 0,142 +2,1 4 0,105 Костная 18 10 3 0,113 2 0,121 Литература 1. Большаков О. В. Зарубежный опыт использования излучающих форм энергии // Мясная индустрия. 1985. №12. 2. Письменская В. Н., Ленченко Е. М., Кузнецова Т. Г. Микроструктура мяса и мясопродуктов. // М., 2005 г. 3. Рогов И. А., Забашта А. Г., Казюлин Г. П. Общая технология мяса и мясопродуктов. // М., 2000 г. 4. Терегулов Н. Г., Канюков В. Н. Воздействие отдельных энергетических инструментов на материалы при их резании // Уфа: Гилем. 2009.

Твердохлебов С.И., Больбасов Е.Н., Мальчихина А.И., Шестериков Е.В. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПЛАСТИКОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ МЕТОДОМ ВЧМР Томский политехнический университет, Томск, Россия Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Malchikhina A.I., Shesterikov E.V. MODIFICATION OF FLUOROCARBON PLASTICS SURFACE FOR MEDICAL APPLICATION BY RFMS Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia В современной медицине все шире используются полимерные материалы, в частности, фторуглеродные пластики (фторопласты), которые применяются для изготовления имплантатов, покрытий [1], скаффолдов [2]. К недостаткам фторопластов, ограничивающих их применение для регенеративной медицины, можно отнести их биоинертность и гидрофобность. Для устранения этих недостатков предложено модифицировать поверхность фторуглеродных пластиков путем нанесения тонких кальций-фосфатных (КФ) покрытий. В работе формирование наноструктурированной тонкой КФ пленки проводилось 225

методом высокочастотного магнетронного распыления (ВЧМР) мишени из гидроксиапатита (ГАП). Целью работы являлось изучение поверхностных свойств (смачиваемости и поверхностной энергии) системы фторполимерный слой – КФ покрытие в зависимости от времени модификации. Фторуглеродное покрытие наносили на пластины из нержавеющей стали (12X18H10T) размером 10×10×2 мм методом пневматического напыления раствора сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (ТФЭ/ВДФ). Для удаления остатков растворителя образцы помещали в камерную печь с температурой 150°C на 12 ч. В дальнейшем полимерный слой модифицировали методом ВЧМР мишени из ГАП. Для нанесения КФ покрытия использовалась промышленная установка «Катод 1М», в вакуумной камере которой размещен штатный высокочастотный магнетронный источник, питаемый ВЧ генератором с максимальной мощностью 4 кВт и рабочей частотой 13,56 МГц. Нанесение КФ покрытия проводили при технологических режимах: предварительное давление в камере 5·10-5 Па, рабочее давление Ar – 3·10-1 Па; удельная ВЧ мощность ~ 20 Вт/см2; время напыления 10, 20, 40, 60 минут. Смачиваемость образцов исследовали методом «сидячей» капли на установке «Krüss Easy Drop». Методом Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) рассчитывалась свободная поверхностная энергия, её полярная и дисперсная компоненты. В качестве жидкостей использовались вода и глицерин. Изображения капли жидкости на поверхности образцов приведены на рис 1.

Рис. 1. Изображения капли жидкости, помещенной на поверхность образцов, а – ТФЭ/ВДФ, б – КФ покрытие при 20 минутах модификации, в – КФ покрытие при 60 минутах модификации, жидкость – вода Анализируя данные по смачиваемости исследуемых образцов, приведенные в таблице 1, можно сделать вывод о том, что процессы одновременного воздействия плазмы ВЧМР и формирования тонкой КФ пленки на поверхности сополимера ТФЭ/ВДФ приводят к изменению его свойств с гидрофобных на гидрофильные. При этом гидрофильность модифицированных образцов не зависит линейно от времени модификации. Максимально гидрофильными являются образцы, модифицированные в течение 20 минут, а минимальной гидрофильностью обладают образцы, модифицированные в течение 60 минут. Данные о свободной поверхностной энергии (см. таблицу 1) свидетельствуют о ее росте за счет роста полярной и дисперсной компонент по сравнению с контрольными образцами без КФ покрытия. Рост дисперсной составляющей может быть объяснен увеличением 226

параметров шероховатости поверхности, появлением микрорельефа и т.д. Рост полярной составляющей может быть объяснен увеличением количества полярных групп, электрических зарядов и свободных радикалов, возникающих в процессе модификации поверхности полимера плазмой аномального тлеющего разряда и ионами распыляемой мишени. Таблица 1. Углы смачивания и поверхностная энергия образцов Время Краевой Краевой Свободная Дисперсная Полярная модификации, угол угол энергия компонента компонента мин смачивания смачивания поверхности d , мДж/м2 p , мДж/м2 θ водой, θ глицерин, , мДж/м2 град град 0 100,7±1,2 99,7±1,2 12,1±1,4 3,4±0,6 8,7±0,9 10 19,2±1,2 24,6±1,3 70,2±1,7 12,4±0,5 57,8±1,2 20 10,2±1,1 15,4±1,2 72,7±1,3 14,3±0,7 58,4±0,6 40 41,9 ±1,1 42,5±1,4 55,9±1,5 11,9±0,6 44,1±0,9 60 67,3±1,6 85,0±1,3 57±2 0,45±0,19 56±2 Работа выполнена при поддержке Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2007-2012 годы» (ГК 16.513.11.3075), гранта РФФИ № 11-08-98032-р_сибирь_а, Госзадания НИР № 0.328.2012(проект №7.1084.2011). Литература 1. Aronov A.M., Bol`basov E.N., Guzeev V.V., Dvornichenko, M.V., Tverdokhlebov S.I., Khlusov I.A. Biological Composites Based on Fluoropolymers with Hydroxyapatite for Intramedullary Implants //Biomedical Engineering. – 2010. – Т. 44 – № 3. – С. 108-113. 2. Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Shesterikov E.V. Scaffold Materials Based on Fluorocarbon Composites Modified with RF Magnetron Sputtering // Osteogenesis. – Rijeka : InTech, 2012 - 296 p.

227

ГЛАВА 4. БИОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, МЕДИЦИНА, ГЕНЕТИКА, ЦИТОЛОГИЯ, БИОФИЗИКА, БИОТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАКОЛОГИЯ, ЗООЛОГИЯ, БОТАНИКА, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, ЭКОЛОГИЯ BIOLOGY, PHYSIOLOGY, MEDICINE, GENETICS, CYTOLOGY, BIOPHYSICS, BIOTECHNOLOGY, PHARMACOLOGY, ZOOLOGY

Гилязева В.В. ВОЗМОЖНОСТИ МЕСТНОЙ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ПРИ ВЕДЕНИИ БОЛЬНЫХ КАРИЕСОМ ЗУБОВ В РЕАБИЛИТАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития Российской Федерации, Казань, Россия Gilyazeva V.V. THE ABILITY OF LOCAL PATHOGENETIC THERAPY IN THE MANAGEMENT OF PATIENTS WITH CARIES DURING THE REHABILITATION PERIOD SBEI HPE «Kazan State Medical University» of The Ministry of health and social development of Russian Federation, Kazan, Russia Патогенетическая терапия кариеса зубов предполагает воздействие, осуществляемое мерами общего и местного характера. Местная патогенетическая терапия может выполняться на различных этапах и в течение различных периодов: при выполнении оперативно-восстановительных мероприятий, в реабилитационный период [1, 4, 6]. При выполнении оперативно-восстановительных мероприятий местное патогенетическое воздействие, как правило, направлено на нормализацию метаболических процессов в твердых тканях зуба и пульпе, стимуляцию одонтопластической и барьерной функции пульпы, реминерализацию твердых тканей зуба, кальцификацию дентина дна кариозной полости. Мероприятия, проводимые в реабилитационный период, носят превентивный характер и предполагают реминерализацию твердых тканей зуба [1, 4, 6], нормализацию метаболических процессов в твердых тканях зуба и пульпе, коррекцию местного иммунитета полости рта. Подобная направленность местной патогенетической терапии, осуществляемой в объеме комплексного воздействия, способствует стабилизации достигнутого уровня оптимизации одонто-саливарных характеристик. Результатом такой стабилизации является восстановление структурно-функционального состояния пульпы и твердых тканей зуба, повышения их резистентности. Как известно, в управлении минерализацией твердых тканей зубов, активное участие принимает пульпа и депульпирование зубов прерывает процессы созревания твердых тканей (эмали) [4, 5]. Таким образом, и это 228

показано в экспериментальных исследованиях Окушко В.Р. с сотрудниками (1978-1979), пульпа в значительной степени оказывает влияние на ряд важных физико-химических характеристик твердых тканей (эмали) [5]. Поэтому поддержание структурно-функционального гомеостаза пульпы является одним из важных условий формирования резистентности твердых тканей зубов. Если на этапе проведения лечения острых форм кариеса зубов эта задача решается посредством медикаментозного воздействия на пульпу через слой околопульпарного дентина, то в реабилитационный период управление этим процессом возможно направленным патогенетическим воздействием. Такая направленная патогенетическая терапия, проводимая местно, предусматривает формирование условий, препятствующих возникновению/реализации кариесогенной ситуации, прогрессированию патологического процесса, когда пульпа подвержена стрессорным микроциркуляторным нарушениям. Мероприятия данного периода направлены на повышение региональной резистентности (полости рта), оптимизацию саливарных характеристик, тканевого метаболизма, коллаген- и остеоинтеграционных процессов. Подобное поливалентное действие, оказываемое 15 % раствором димефосфона, легло в основу проведения местной патогенетической терапии, показавшей свою эффективность на различных этапах и сроках ведения больных кариесом зубов. Димефосфон (Dimephosphonum)  диметилоксобутилфосфонилдиметилат и его лекарственные формы разработаны ИОФХ им. А.Е. Арбузова, КГМУ и КПФХО «Татхимфармпрепараты» Является оригинальным отечественным препаратом направленного химического синтеза. Значительно повысить эффективность местного патогенетического воздействия с использованием препарата позволяет проведение ультрафонофореза 15 % водного раствора димефосфона [3]. Повышение эффективности проводимой терапии обусловлено большей глубиной проникновения, повышением количества вводимого препарата, формированием его депо в молекулярной форме (при которой форетическая активность препарата значительно выше) в твердых тканях зуба, окружающих тканях и системе эндодонта. Вместе с тем, ультразвуковые колебания оказывают стимулирующее влияние на процессы остеоинтеграции, способствуя повышению микротвердости эмали и дентина, а также на механизмы региональной резистентности в зоне проведения. Проведение ультрафонофореза 15% водного раствора димефосфона осуществляется серийным физиотерапевтическим аппаратом УЗТ-1.03-У (УЗТ1.02, УЗТ-1.04) наружным способом. Противопоказания: такие же, как и для других методов физиолечения. Курс состоит из трех процедур, проводимых через день [3]. Среди факторов, оказывающих активное влияние на состояние одонтосаливарной системы, уровень мукозального (локального) иммунного ответа представляется наиболее важным. Это обусловлено достаточно широким спектром функций факторов локального иммунитета полости рта с преимущественной значимостью «регулирующей» процессы гомеостаза внутри системы одонтосаливарного комплекса. Такая функция «контроллинга», в 229

конечном счете, оказывает, в равной степени с процессами первичной минерализации, определяющее влияние на индивидуальный уровень резистентности твердых тканей зубов. В этой связи местная патогенетическая терапия, направленная на регуляцию/поддержание оптимального уровня противокариозной регональной резистентности (локального иммунитета полости рта) по праву занимает достойное место в комплексе реабилитационных мероприятий. С этой целью обосновано сублингвальное применение полиоксидония (Polyoxidonium), азоксимера бромида (сополимера N-окси 1,4 этиленпиперазина и (N-карбоксиэтил)-1,4 этиленпиперазина бромида), отечественного препарата, произведенного ООО «НПО Петровакс Фарм», в таблетированной форме курсом до 14 дней [2]. Препараты лизоцима – фактора локального противокариозного иммунитета полости рта, – также представляют одно из действенных направленных патогенетических воздействий. Возможно применение в сочетании с патогенетическими средствами, регулирующими другие факторы локального иммунитета. Раствор лизоцима, приготовленный ex temporae, применяют в виде аппликаций на слизистую оболочку полости рта, орошений в течение 7 дней. Комбинированные препараты лизоцима: лизобакт (в сочетании с пиридоксина гидрохлоридом) в форме таблеток для рассасывания и бифилиз (в сочетании с антагонистически активными бифидобактериями) в форме лиофилизата для приготовления раствора также целесообразно применять курсом. Лизобакт применяется курсом до 8 дней 3-4 раза в день по 2 таблетки (сублингвально); бифилиз – аппликационно на слизистую оболочку полости рта, в виде орошений курсом до 7 дней [1]. Таким образом, местная патогенетическая терапия при ведении больных кариесом зубов в реабилитационном периоде может быть представлена воздействием, направленным на стабилизацию достигнутого в процессе лечения оптимального уровня локального иммунитета полости рта, характеристик одонтосаливарной системы. Приведенный неполный перечень средств и методов местной патогенетической терапии, несомненно, будет расширяться. Врач-стоматолог при ведении больных кариесом зубов в реабилитационном периоде должен руководствоваться выявляемыми предикторами возникновения и развития (прогрессирования) патологического процесса и применять по показаниям соответствующую направленную местную патогенетическую терапию. Литература 1. Гилязева В.В., Муратова Л.Д. Местная фармакотерапия кариеса зубов: учебно-методическое пособие. – К.: ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития Российской Федерации, 2011. – 46 . 2. Заявка на изобретение RU 2010129490 А61К31/00 опубл. 10.11.2010 Бюл. № 31. 2. Заявка на изобретение RU 2010129491 61C19/06 опубл. 20.11.2010 Бюл. № 32. 230

3. Наука и эпоха: монография / [А.А. Аджигиреев, Н.А. Аникеева, Л.Р. Барашян и др.] под общ. ред. проф. О.И. Кирикова. − Книга 5. − Воронеж: ВГПУ, 2011. − С. 173-186. 4. Окушко В.Р. Физиология эмали и проблемы кариеса зубов / В.Р. Окушко. – К.: Штиинца, 1989. – 80 с. 5. Протокол ведения больных. Кариес зубов [Утвержден зам. Министра здравоохранения и социального развития Российской Федерации В.И. Стародубовым от 17 октября 2006 г.]. – М., 2006. – 48 с.

Кавалай А.В. РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ, СВЯЗАННЫХ С РАЗВИТИЕМ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ Кафедра экономической социологии и маркетинга, Социологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия Kavalay A.V. GOVERMENT ROLE IN PHARMACEUTICAL INDUSTRY DEVELOPMENT Lomonosov Moscow State University, Faculty of Sociology Moscow, Russian Federation Социальная ориентация фармацевтического рынка предполагает обязательное включение в его механизм специальной системы социальной защиты тех слоев населения, которые не в состоянии оплачивать ЛС по их полной стоимости: инвалиды, дети, малоимущие семьи, люди часто и длительно болеющие хроническими заболеваниями. Оплата лекарств для данных групп населения осуществляется государством за счет бюджета и фондов ОМС. Постоянно растущие затраты на ЛС вынуждают государство вырабатывать механизмы сокращения расходов на их закупку. При этом следует отметить двойственную роль государства как основного игрока рынка (так как на долю госзакупок приходится около 1/3 общего объема рынка лекарственных средств), так и как рыночного регулятора. Потому попытки решить проблемы с обеспечением населения качественными лекарствами и, в то же время, сэкономить бюджетные средства выливаются в активно проводимые государственные реформы отрасли, подкрепляемые множеством законодательных инициатив. В качестве одного из основных направлений реформ следует выделить стимулирование развития российского производства. Именно посредством поддержки отечественного производителя государство планирует насытить российский рынок качественными и в то же время доступными лекарствами. Назовем несколько наиболее масштабных попыток государства улучшить состояние дел в российском фармпроме, предпринятых в течение двух последних десятилетий. 231

Первой программой, предполагающей государственную поддержку отрасли по производству лекарственных средств, является федеральная целевая программа "Развитие медицинской промышленности в 1998-2000 годах и на период до 2005 года". Ее основными разработчиками выступили Министерство экономики Российской Федерации и Министерство здравоохранения Российской Федерации. К сожалению, данная программа не получила реального финансирования со стороны государства. Фактическое ее бюджетное финансирование кардинально отличалось от прописанного в программе. В 1998 г. оно составило лишь 16,5 % от предусмотренных объемов, в 1999 г. - 9,6%. Таким образом, целевые показатели программы (например, в части изменения амбициозных планов относительно изменения соотношения импортных ЛС и препаратов российского производства) не были достигнуты. В последние годы, после финансово-экономического кризиса 2008 года, наблюдается всплеск интереса со стороны государственных органов к фармацевтической отрасли – и опять широко обсуждается проблематика развития отрасли, разрабатываются гос. инициативы, призванные поддержать национальную фармацевтическую отрасль. Отчасти этот интерес обусловлен валютным скачком, произошедшим в начале 2009 года, который привел к резкому подорожанию импортных лекарств. Повышение расходов на закупку медикаментов на фоне экономического спада и снижения доходов бюджета вынудило государство вплотную заняться реализацией идеи развития отрасли. Основной целью государственной политики Российской Федерации по развитию национальной фармацевтической промышленности на этот раз стало создание условий для ее перехода на инновационную модель развития, что, по замыслу чиновников, должно привести к росту обеспечения лекарственными средствами отечественного производства, при общем увеличении обеспеченности нуждающихся лекарствами до среднеевропейского уровня как по количественным, так и по качественным показателям. В качестве отражения видения данных проблем и путей их решения государственными структурами в 2008 году был разработана «Стратегия развития фармацевтической промышленности Российской Федерации на период до 2020 года». Стратегия стала первым документом, обозначившим приоритетные направления развития фармацевтической промышленности, а также предлагающим концептуальную основу для государственно-частного партнерства по вопросам развития отрасли. Также данная стратегия призвана выступить стратегическим вектором для разработки и корректировки нормативно-правовой базы фармацевтической промышленности и служить основой для принятия решений на государственном уровне в отношении целевых программ и проектов развития отрасли. По прошествии трех лет с момента утверждения стратегии «Фарма 2020» сложно оценить, каковы перспективы достижения целей, указанных в документе, а также определить, как именно отразится имплементация стратегии на развитии российского здравоохранения в целом. Но с уверенностью можно говорить о том, что задачи, указанные в данной программе, невозможно 232

осуществить без тесного сотрудничества государством и частным бизнесом. Именно от того, насколько эффективным будет данное сотрудничество, во многом зависит успешность перевода отечественной фармацевтической отрасли на инновационную модель развития.

Кукелев Ю.В. СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ВЫТЯЖЕНИЯ НА ПЕТЛЕ ГЛИССОНА С ПОЗИЦИОННОЙ МОБИЛИЗАЦИЕЙ В ЛЕЧЕНИИ ОСТРОЙ КРИВОШЕИ ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская государственная педиатрическая медицинская академия Санкт-Петербург, Россия Kukelev Y.V. THE METHOD OF POSITIONAL MOBILIZATION COMPARED WITH TRACTION ON GLISSON’S LOOP IN A TREATMENT OF AN ACUTE STIFF NECK St. Petersburg State Pediatric Medical Academy Saint-Petersburg, Russia Актуальность темы: обусловлена частотой выявления синдрома острой кривошеи: в 2007 году с данным диагнозом в детские травматические стационары были госпитализированы 762 ребёнка. Чаще данным пациентам ставился диагноз ротационного подвывиха С1–С2. Эта группа больных была наиболее многочисленной и составила 7,4% от всех госпитализированных на травматологические отделения пациентов детского возраста, по количеству она превысила традиционно многочисленную группу больных с компрессионными переломами позвоночника, которая, в свою очередь, составила 590 человек. Цель исследования: анализ эффективности применения позиционной мобилизации у больных с остро возникшей кривошеей и сравнение его эффективности с вытяжением на петле Глиссона. Материалы: контрольная группа составила 210 больных, находившихся на лечении с синдромом острой кривошеи в клинике педиатрической медицинской академии в период с 2002 по 2007 год. У всех больных отмечалось вынужденное положение головы, боль в шее и ограничение движений. Костно-травматические изменения у пациентов исключались анамнестически, путём клинического обследования, в т.ч. с помощью пробы оценки объёма движений в шейном отделе позвоночника с помощью лучевых методов. Проводилась дифференциальная диагностика с пороками развития позвоночника, деструкцией позвонков, онкопатологией. Данная группа получала лечение, принятое в больницах: стандартные приспособления для вытяжения позвоночника на петле Глиссона. Среднее время пребывания больного в стационаре составило 7 дней. В динамике отмечалось, что купирование болевого синдрома в среднем наступало 233

на 4 день болезни, восстановление положения головы на 3-4 день, восстановление объема движений на 4-5 сутки. Основная группа составила 81 пациентов синдромом острой кривошеи. С 2007 года со всеми больным с этой патологией, которые поступали на II хирургическое отделение клинической больницы Санкт-Петербургской государственной педиатрической медицинской академии, после обследования и исключения костно-травматических изменений работал специалист по восстановительной медицине. Вытяжение на петле у этих пациентов не применялось. Больных после лечебной процедуры наблюдали в течение нескольких часов и при отсутствии жалоб выписывали на амбулаторное лечение с назначением изометрической гимнастики для ШОП. При наличии болезненности при движении больным рекомендовались иммобилизация мягким воротником Шанца. Через 3 дня после сеанса восстановительного лечения пациенты приходили на контрольный осмотр. В динамике отмечалось, у большинства пациентов – 62 пациента (76,5%) – после процедуры происходило значительное купирование болевого синдрома, а в течение 4 часов он купировался полностью. В течение 3-4 последующих часов у 59 детей (72,7%) отмечалось восстановление положения головы. У 19 пациентов после процедуры сохранялись незначительные болевые ощущения, из-за чего они было оставлены в стационаре для динамического наблюдения. Через 2 дня был произведен повторный сеанс, после которого никаких жалоб пациенты не предъявляли. Группа больных, которые наблюдались амбулаторно, при повторном посещении никаких жалоб не предъявляли. Обсуждение: Основные теории возникновения острой кривошеи плохо согласуются с эпидемиологией, клиникой и данными лучевых методов исследования. Причём, при внимательном изучении данных обследования, самый распространенный диагноз – подвывих атланта или атлантоаксиальный подвывих унковертебральный клин в большинстве случаев оказывался сомнительным». Это визуализируемые при МРТ исследовании изменения в унковертебральной области. По нашим наблюдениям истинный атланто-аксиальный ротационный подвывих отмечался не более чем у одного из пяти больных с синдромом острой кривошеи. Мы же исходили из того, что у большинства пациентов со спонтанно развившейся вынужденной установкой головы причиной патологического состояния явился унковертебральный клин сегментов С2-С3 или С3-С4 в виде, выраженного отёка тканей, которые исчезают через 2-3 дня [3,6]. Также, исходя из представления о природе острой кривошеи, как о подвывихе СI, были составлены алгоритмы оказания помощи этим больным. В зарубежных клиниках больным синдром острой кривошеи в острый период назначают иммобилизацию мягким воротником, а также им дают нестероидные противовоспалительные препараты и лишь при отсутствии эффекта от данного лечения в течение недели переходят к детальному обследованию. J.F. Martinez-Lage et al. (2001) предлагают дополнительно 234

проводить физиотерапевтические процедуры. Данный метод лечения направлен на разгрузку суставов шеи и избавление от болевого синдрома [5,7]. В России в качестве первой меры врачебной помощи при этом состоянии используется иммобилизация ШОП мягкой воротниковой повязкой, после чего почти все пациенты переводятся на стационарное петельное вытяжение. До середины 60 годов XX века, для лечения остро возникших состояний шейного отдела позвоночника применялось грубое воздействие в виде одномоментного ручного вправления [1]. Отказ от данной методики был связан с возможным ятрогенным повреждением спинного мозга, возможностью применения только в специализированном нейрохирургическом стационаре при условии мониторинга неврологического состояния. После отказа от одномоментного ручного вправления многие авторы стали предлагать петельное вытяжение [2]. М.Н. Никитин (1965) и В.П. Селиванов (1971) предложили различные варианты применения вытяжения на петле Глиссона. Недостатком данного вытяжения является невозможность точного контроля над прилагаемым усилием, так как сопротивление, возникающее при трении, не поддаётся оценке. Ещё большей проблемой является то, что при обычном применении петля Глиссона в большей степени производит тягу за подбородок, усиливая лордоз, что нежелательно. Однако основным недостатком метода является его малая эффективность, и главное, длительное вынужденное положение, мучительное для пациента. Этих недостатков лишён метод мануального вытяжения, когда врач, производя тракцию, фиксирует больного за затылок и прикладывает к нему основное усилие. Так применение позиционной мобилизации и тракционное воздействие больным с острой кривошеей значительно ускоряет сроки восстановления нормального положения головы больного, купирование болевого синдрома, нормализацию объема движений. При проведении данного приема происходит расширение границ общего анатомического и функционального барьеров разных тканей с восстановлением функционального резерва [4]. Выводы: Таким образом, применение позиционной мобилизации и мануальной тракции позволяет сократить время пребывания пациента в стационаре, а в большинстве случаев синдрома острой кривошеи, избежать госпитализации. Значительно быстрее происходит купирование болевого синдрома, а также восстановление безболезненности и нормального объема движений. Литература 1. Никитин М.Н. Ротационные подвывихи атланта: Автореф. дис... канд. мед. наук / М.Н. Никитин. - Фрунзе, 1966. - 22 с. 2. Селиванов В.П. Диагностика и лечение вывихов шейных позвонков / В.П. Селиванов, М.Н. Никитин. – М.: Медицина, 1971. - 326 с. 235

3. Губин А.В., Ульрих Э.В., Ялфимов А.Н., Тащилкин А.И./ Подвывих C1– C2 – миф или реальность в генезе острой кривошеи у детей? «Хирургия позвоночника» № 4, 2008. - С. 4 – 11. 4. Иваничев Г.А. Мануальная медицина М.:МЕДпресс, 1998. - 470 с. 5. Atlanto-axial rotatory subluxation in children: early management / J.F. Martinez-Lage, M. Martinez Perez, V. Fernandez Cornejo, M. Poza // Acta Neurochir. – 2001. – Vol. 143. - N 12. – P. 1223-1228. 6. Etiology of Child Acute Stiff Neck /Gubin, Alexander V. MD; Ulrich, Edward V.; Taschilkin, Aleksey I. MD; Yalfimov, Anatoly N. MD//, Spine Journal Volume 34 - Issue 18 15 August 2009 - pp 1906-1909 . 7. Phillips, W.A. The management of rotatory atlanto-axial subluxation in children / W.A. Phillips, R.N. Hensinger // J. Bone Jt. Surg. – 1989. – Vol. 71-A. – N. 5. – P. 664-668.

Лешке Е.В. ИНСУЛЬТ У ПАЦИЕНТОВ МОЛОДОГО ВОЗРАСТА Санкт-Петербургская Педиатрическая Медицинская Академия, Санкт-Петербург, Россия Leshke E.V. STROKE IN YOUNG PATIENTS Saint-Petersburg Pediatric Medical Academy, Saint-Petersburg, Russia Большая медико-социальная значимость проблемы инсульта определяется высокой частотой смертности и инвалидизацией населения, а также его широкой распространенностью. Ежегодная смертность в мире составляет около 4,5 млн. человек, и она по-прежнему занимает третье место в общей структуре смертности населения в большинстве экономически развитых стран мира [2, 10]. Ранняя летальность после ОНМК составляет около 35%, в течение года умирают примерно 50% больных. Каждый второй к концу третьего года жизни не удовлетворен качеством жизни. К прежнему образу жизни могут вернуться около 20% пациентов, перенесших инсульт [2]. Смертность от инсульта в Европе, США, Австралии и Японии, по сравнению с Южной Америкой, была минимальна в начале 90-х годов и постепенно продолжала снижаться [11], в России же заболеваемость инсультом и смертность от него остаются одними из самых высоких в мире и составляют 2,5-3,4 случая на 1000 населения в год [4].Доля пациентов молодого возраста составляет 10-15% от всех больных с сосудистой патологией нервной системы, и ежегодно эти показатели увеличиваются. Ряд исследователей [6-9, 12-14] отмечают, что причинами инсультов в молодом возрасте являются: аномалии цереброваскулярной системы, гематологические нарушения (дефекты коагуляции), мигрень, ранний атеросклероз, интракраниальные опухоли, прием наркотических препаратов, прием противозачаточных средств, 236

антифосфолипидный синдром, неспецифический аортоартериит, пролапс митрального клапана и другие. Различают ишемические и геморрагические (кровоизлияние в мозг и субарахноидальное кровоизлияние) инсульты. По данным международных исследований из всех пациентов, перенесших инсульт, 80% составляет ишемический, около 20% - геморрагический [16]. Смешанные инсульты составляют небольшую долю от всего количества [11]. Ишемический инсульт возникает, как правило, из-за перекрытия тромбом кровотока по питающим головной мозг сосудам. Возникающий при этом недостаток кислорода приводит к некрозу нервных клеток в зонах мозга. Закупорка сосудов происходит либо образовавшейся атеросклеротической бляшкой, либо тромбом, принесенным током крови из сердца или аорты и ее крупных ветвей. Тромбы также могут образоваться за счет высокой коагуляции элементов крови из-за пониженного содержания противосвертывающих компонентов [3]. До середины ХХ века существовало представление о том, что при ишемическом инсульте, повреждение возникает сразу и оно необратимо. И только в начале 80-х годов появились первые свидетельства о том, что происходит последовательное изменение функционального состояния и морфологии ткани на фоне ишемизации. Степень повреждения при ишемии, связана с длительностью снижения кровотока в головном мозге и глубиной поражения. Если снижение кровотока менее 10-15 мл изменения необратимы [5]. Наиболее частой причиной геморрагических инсультов у молодых пациентов является врожденные изменения сосудистой системы мозга. Образовавшиеся аневризмы (специфические мешковидные выпячивания стенки внутримозговых артерий) относятся к весьма опасным факторам риска. Несколько реже встречаются артерио-венозные мальформации (АВМ), при которых ветвления сосудов различного порядка лишены четкой структуры. Стенки аневризмы артерии и сосудов АВМ очень тонкие и ломкие, что ведет к их разрыву при физиологическом росте артериального давления, сильных эмоциональных и физических нагрузках и заканчивается внутримозговым или субарахноидальным кровоизлиянием. Клинически это выражается в появлении резкой нестерпимой головной боли, светобоязни, нарушений сознания, очаговой неврологической симптоматики (параличи, расстройства речи и т.д.). К сожалению, аневризмы и мальформации мозга долгие годы могут протекать бессимптомно и не беспокоить больных. В редких случаях у пациентов возникают эпизоды головных болей, шума и пульсаций в голове. С целью выяснения особенностей инсультов у пациентов молодого возраста проводились исследованияна базе первого неврологического отделения СПб ГУЗ ГБ №16. Собранная информация включает клиниконеврологический анализ (клинические проявления и факторы риска, сопутствующие заболевания, данные диагностических тестов); результаты инструментальных диагностических исследований (электрокардиография, компьютерная томография головного мозга), а также лабораторные методы исследования (клинические и биохимические анализы крови, общий анализ 237

мочи). Пациентам с подозрением на кардиогенные мозговые эмболии проводили эхокардиографию. Всем пациентам молодого возраста делали ультразвуковую допплерографию брахиоцефальных сосудов. Результаты клинических исследований фиксировались в формализованной истории болезни. Для анализа все полученные данные подвергались обработке методами математической статистики. Достоверность различий средних показателей оценивали по критерию Стьюдента при 95% доверительном интервале, для оценки дисперсий использовался критерий Фишера. За 1,5 года было госпитализировано 1320 человек различного возраста с диагнозом ишемический, геморрагический инсульт и ТИА (преходящее нарушение мозгового кровообращения). Из них были выбраны пациенты в возрастеот 18 до 49 лет, что составило 287 (22%) человека. Диагноз ставился на основании стандартных международных критериев [15] и определялся клинически, как быстро возникающие очаговые и диффузные нарушения функции головного мозга сосудистого генеза. Особое внимание уделялось наличию локальной ишемии, вызывающей прекращение или значительное уменьшение кровоснабжения участка мозга. Среди геморрагических инсультов выделяли кровоизлияние в мозг (паренхиматозное кровоизлияние), субарахноидальное (подоболочечное) кровоизлияние, спонтанные (нетравматические) эпидуральные и субдуральные кровоизлияния. Диагноз ишемический инсульт диагностирован у 204 (71%) больных, геморрагический - у 29 (10%), ТИА -54 (19%). Количество пациентов молодого возраста с ишемическим инсультом почти в 4 раза превышает количество пациентов с геморрагическим инсультом и ТИА. Для дальнейшего анализа пациенты были подразделены на следующие возрастные группы: I (18-29 лет), II (30-39лет) и III (40-49лет). В первую возрастную группу вошли 14% пациентов от общего числа исследуемых пациентов. Среди этих пациентов женщин было 33%, мужчин – 67%. Во вторую группу вошли 29% пациентов, среди них женщин – 77%, мужчин – 23%. В третьей группе оказалось 57% пациентов, из них женщин – 60%, мужчин – 40%.Установлено, что заболеванию более подвержены молодые женщины в наиболее работоспособном возрасте 30-39 лет. Интересно отметить, что этот период у исследованных женщин совпадал либо с рождением первого ребенка, либо с интенсивной работой в сфере бизнеса, последних больше. В отличие от женщин, мужчины страдают от инсульта чаще в возрасте 18-29 лет. Именно в это время начинается выбор и самоутверждение в профессии, что для мужчин является очень важным жизненным фактором. Интересно отметить, что в процессе разговора с пациентами мужского пола установлено, что одной из основных причин заболевания часто бывают нереализованные амбиции. После успешного самоутверждения в возрасте 30-39 лет начинается активный рабочий период у мужчин в сфере профессии. В этом возрасте, больных с инсультом значительно меньше, чем женщин, они редко обращаются к врачу, так как занятость по работе отодвигает на второй план появляющиеся признаки серьезного заболевания. 238

На основании анализа анамнезов и инструментальных исследований было установлено, что наиболее частыми причинами ишемического инсульта у молодых пациентов являются: артериальная гипертензия; кардиальная патология; аномалии цереброваскулярной системы; гематологические нарушения (дефекты коагуляции); мигрень; ранний атеросклероз; интракраниальные опухоли; диссекция; прием наркотических препаратов; прием противозачаточных средств. У пациентов молодого возраста, перенесших ишемический инсульт, наряду с анамнезом, были проанализированы МРТ. В качестве примера на рис.1 приведено МРТ больной Б. 24 лет, которая была доставлена в Мариинскую больницу в тяжелом состоянии. При обследовании были выявлены гематологические нарушения (дефекты коагуляции). Как видно из рис. 1, четко прослеживаются очаги ишемического инсульта в проекции базальных ядер левой гемисферы (бассейн ЛСМА).

Рис.1. МРТ головного мозга пациентки Б, 24лет Анализ МРТ показал, что ишемические изменения головного мозга, развивающиеся экспрессивно в момент наступления инсульта, являются, как правило, результатом появления локальных ишемий, которые могут быть диагностированы на ранних стадиях. Наряду с прямыми причинами ишемических инсультов, исследовались косвенные, такие как: курение, злоупотребление алкоголем, избыточная масса тела, наследственная предрасположенность, недостаточная физическая активность, гиперлипидемия, изменения гематокрита, злоупотребление наркотическими препаратами, прием противозачаточных средств. Основными причинными факторами геморрагического инсульта являются аномалии сосудов головного мозга и артериальная гипертензия. В качестве примера на рис. 2 представлен результат МР-ангиографии пациентки Х. 23 года, на которой хорошо прослеживается аномалия сосудов головного мозга (на серии МР-ангиограмм отсутствует МР-сигнал от обеих задних соединительных артерий, калибр интракраниальных отделов позвоночных артерий асимметричный).

239

Рис.2. МР-ангиограмма пациентки Х, 23 года Ниже, на рис.3, приведена серия МРТ, на которых прослеживается слева на уровне базальных ядер внутримозговая гематома с перифокальным и геморрагическим пропитыванием прилежащей коры. Анамнестически пациентка жаловалась на периодические головные боли. В данном случае патология сосудов и, следовательно, степень риска могли быть обнаружены гораздо раньше перенесенного инсульта. В последнее время увеличилось число пациенток молодого возраста, перенесших инсульт в послеродовой период. В качестве примера на рис.3 приводится МРТ головного мозга с ишемическим инсультом в правой извилине Гешле.

Рис.3. МРТ головного мозга, пациентки М, 29 лет У больной М., 29 лет, в раннем послеродовом периоде развился ишемический инсульт. Из анамнеза стало известно, что пациентка последние 3 года страдала гипертонической болезнью, которая усилилась в период беременности. Также была выявлена патология свертывающей системы крови (дефект коагуляции), которая не была выявлена в период беременности. Предрасположенность и оценка риска развития церебрального инсульта у молодых женщин репродуктивного возраста должны явиться одной из основных задач диспансеризации. Возраст подобного обследования целесообразно производить не позднее 16-18 лет. Выводы. 1. Пациенты молодого возраста (18-49 лет) составили около 10% от общего количества пациентов, перенесших инсульт. Из них диагноз ишемический инсульт диагностирован у 71% больных, геморрагический - у 10%, ТИА - 19%. Анализ МРТ показал, что ишемические изменения головного мозга, развивающиеся экспрессивно в момент наступления инсульта, являются, как правило, результатом появления локальных ишемий, которые могут быть диагностированы на ранних стадиях. 240

2. Анализ результатов исследований показал, что наиболее частыми причинами инсульта были: артериальная гипертензия; кардиальная патология; аномалии цереброваскулярной системы; гематологические нарушения (дефекты коагуляции); мигрень; ранний атеросклероз; интракраниальные опухоли; диссекция; прием наркотических препаратов; прием противозачаточных средств. Установлены также косвенные причины, такие как курение, злоупотребление алкоголем, избыточная масса тела, наследственная предрасположенность, недостаточная физическая активность. 3. Более подвержены заболеванию молодые женщины в наиболее работоспособном возрасте 30-39лет. Выявление предрасположенности и оценка риска развития церебрального инсульта у молодых женщин репродуктивного возраста должно явиться одной из основных задач диспансеризации. Возраст подобного обследования не должен превышать 16-18 лет. В отличие от женщин, мужчины страдают от инсульта чаще в возрасте 18-29 лет. В самый активный период в профессии (в возрасте 30-39 лет) мужчин с инсультом значительно меньше, чем женщин. Литература 1. Гусев Е.И., Сковрцова В.И., Стаховская Л.В., Каликовский В.В., Айриян Н.Ю. // ConsiliumMedicum. -2003. – T. 5. - № 5. – С. 47 – 48. 2. Скворцова В.И. // Неврол.журн. – 2001. - № 3. – С. 4. 3. Виленский Б.С. Инсульт: профилактика, диагностика и лечение. СПб, 2002; 398 с. 4. Верещагин Н.В., Варакин Ю.Я. Регистры инсульта в России: результаты и методологические аспекты проблемы//Журнал неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. – 2001. – Вып.1. – приложение «Инсульт». – с. 34 – 40. 5. Фейгин В.Л., Никитин Ю.П., Виберс Д.О. и др. // Журн.неврол. и психиатр. – 2001. - №1. – С. 53. 6. Шток В.Н. Фармакотерапия в неврологии: прак.рук. М., 2003.301 с. 7. Покровский А.В., Варава Б.Н., Зотиков А.Е. и др. Журнневропатол и психиатр 1991; 91: 7: 25-28. 8. Шмырев В.И., Мартынов А.И., Стрепура О.Б., Курильченко Д.С., Остроумова О.Д. Невролжурн 1997; 6: 29-33. 9. Шпекер Х., Радемахер Й., Сонген Д. и др. Междунар мед журн 1998; 3: 244-249. 10. Bonita R., Kuulasmaa K., Asplund K. // Stroke – 1995. – Vol. 26. – P. 1074 – 1084. 11. Prospective Studies Collaboration. Age-specific relevance of usual blood pressure to vascular mortality: a metaanalysis of individual data for one million adults in 61 prospective studies // Lancet. – 2002. – Vol.360. – P. 1903 – 1913. 12. Baleva M., Chauchev A., Dikova C. et al. Stroke 1995; 26: 7: 1303- 1304. 13. Leys D., Lucas C., Gobert M. et al. EurNeurol 1997; 31: 1: 3-12. 14. Putaala J., Haapaniemi E., Kaste M., and Tatlisumak T. Stroke. 2012; 43:356-361. 15. Putaala J., Metso A. J., Metso T. M., Konkola N., Kraemer Y., Haapaniemi E., Kaste M., and Tatlisumak T. Stroke2009;40:1195-1203. 241

16. Lynda D. Lisabeth, Devin L. Brown, Rebecca Hughes, Jennifer J. Majersik, and Lewis B. Morgenstern. AcuteStrokeSymptoms: Comparing Women and Men. “Stroke”, Baltimore. Jun 2009; 40: 2031 - 2036. 17. Cerrato P. Stroke in young patients: etiopathogenesis and risk factors in different age classes / P. Cerrato, M. Grasso, D. Imperiale // Cerebrovasc Dis. 2004; 18:2:154-159.

Мамаева Л.Ж., Чочаева Ф.А., Биттуева М.М., Боготова З.И., Паритов А.Ю., Керефова М.К. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ РАКА ЖЕНСКОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ Кабардино-Балкарский Государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик, Россия Mamaeva L.Zh., Chochaeva F.A., Bittueva М.М., Bogotova Z.I., Paritov А.U., Kerefova M.К. THE STUDY OF GENETIC FACTORS INFLUENCING THE OCCURRENCE OF CANCER OF THE FEMALE REPRODUCTIVE SYSTEM Kabardino-Balkarian State University, Nalchik, Russia По данным ВОЗ, каждый год в мире регистрируется более 650 тысяч новых случаев рака молочной железы (РМЖ), в странах СНГ - свыше 50 тысяч. Актуальность проблемы заболеваемости молочной железы способствует выработке новых подходов к диагностике и лечению предраковых состояний. Появление инструментальных методов обследования женского населения обусловило значительное увеличение числа диагностированных очаговых образований молочных желёз и поставило задачу правильной интерпретации данных, полученных с их помощью. Наследственный рак молочной железы (РМЖ) является самой частой разновидностью семейных опухолевых заболеваний. Его вклад в общую встречаемость РМЖ составляет примерно 5-10% [1]. Открытие гена BRCA1 (от Breast cancer - рак молочной железы), являющегося в случае мутации причиной около половины всех случаев наследственного РМЖ, вызвало большой резонанс в обществе и среди исследователей-онкологов [2]. Вскоре удалось открыть второй ген, ответственный за предрасположенность к РМЖ, который был назван BRCA2 [3]. На BRCA2, вероятно, лежит основная ответственность за развитие большинства наследственных случаев этого заболевания, которые не вызваны геном BRCA1. У женщин с мутацией гена BRCA1 или BRCA2 РМЖ развивается в 70-80% случаев (рис.1), с мутацией гена BRCA1 связан высокий риск развития рака яичников.

242

Рис 1. Вероятность развития рака молочной железы или яичников для женщин разного возраста (сплошная кривая - мутации гена BRCA1 не обнаружено; штриховая - рак молочной железы у нескольких близких родственников, пунктирная - унаследована мутация гена BRCA1) Успешное лечение заболевания зависит от возможностей его ранней диагностики. В связи с этим в настоящее время особенно актуальна разработка и внедрение эффективных методов прогнозирования и ранней диагностики с использованием молекулярно-генетических технологий. Молекулярногенетический подход заключается в выявлении мутаций генов репарации, повышающих риск возникновения данной патологии. В мире интенсивно изучается спектр мутаций в генах семейства BRCA, который специфичен в разных популяциях. Знание спектров мутаций, характерных для страны или региона, позволяет с помощью ДНК-диагностики выявлять группы риска развития заболевания. В России проводились исследования по изучению спектра мутаций гена BRCA1 и BRCA2 у больных с семейными формами заболевания Московской и Ленинградской областей, также исследованы популяции населения Башкирии и Читинской области [4,5]. Лидирующее положение по частоте встречаемости занимает мутация 5382insC. Полученные результаты имеют существенное значение для практической ДНК-диагностики наследственной предрасположенности к раку молочной железы и яичников в России, главным образом, у женщин русского этнического происхождения. Литературных данных о проведении аналогичных работ по Северному Кавказу не имеется. С 2009 года на базе кафедры генетики и медико-биологического центра КБГУ проводятся исследования по индивидуальному генотипированию больных и здоровых женщин из разных районов Кабардино-Балкарской 243

республики для выявления групп риска с повышенной предрасположенностью к развитию рака молочной железы. Изучается распределение частот аллелей и генотипов полиморфных вариантов генов и анализ ассоциаций генотипов с рисками развития РМЖ. Изменения в нуклеотидной последовательности генов, вовлеченных в канцерогенез, изучается методом аллель-специфичной полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим электрофорезом продуктов амплификции в агарозном геле. Совместно с ГУЗ «Онкологический диспансер» был проведен предварительный анализ ситуации с заболеваемостью раком молочной железы в Кабардино-Балкарии, в настоящее время установлено, что число больных РМЖ в республике насчитывает около 2000 человек. Отбор пациентов с РМЖ проводится совместно с сотрудниками диспансера, информация о характере заболевания и анамнезе анкетируется. Продолжается работа по созданию банка ДНК больных РМЖ и здоровых лиц, формируется опытная и контрольная группы. Собраны образцы крови и выделена ДНК более 200 человек. Исследуется наличие мутаций 5382insC, 185delAG, 4154delA гена BRCA1 и 6174delТ гена BRCA2. На относительно малочисленной выборке для популяционной исследований (n=100) установлены случаи носительства мутаций 5382insС и 4154delA гена BRCA1, 6174delТ гена BRCA2 у больных раком молочной железы, что позволяет сделать вывод об установлении наследственных форм рака молочной железы, возникших на фоне «потери гетерозиготности». Сопоставление частот аллелей перечисленных генов предрасположенности к наследственной форме РМЖ в группах больных и здоровых женщин позволит выявить генетические причины роста онкозаболеваемости, а также определить группы повышенного риска. Литература 1. Имянитов Е.Н. Наследственный рак молочной железы// Практическая онкология. 2010 Т. 11. №4 C. 258-259. 2. Miki Y., Swensen J., Shattuck-Eidens D. et al. A strong candidate for the breast and ovarian cancer susceptibility gene BRCA1 // Science. 1994. V. 266. P. 66-71. 3. Easton D.F., Steele L., Fields P. et al. Cancer risks in two iarge breast cancer families linked to BRCA2 on chromosome 13q 12-13 // Am. J. Hum. Genet. 1995. V. 57. P. 1284-1297. 4. Тарасов В.А., Асланян М.М., Цырендоржиева Е.С., Литвинов С.С., Гарькавцева Р.Ф., Алтухов Ю.П. Генетически обусловленная подразделенность популяций человека по риску развития рака молочной железы у женщин // Доклады Академии наук. 2006. Т. 406. №2. С. 281-285. 5. Зинатуллина Г.З. Определение факторов прогноза течения рака молочной железы на основании молекулярно-генетичеких исследований: Автореф. дисс. на соискание уч.степени к.м.н. – Уфа, 2007.

244

Обрубов О.П., Хомяков М.Р., Ткачев А.А. СИСТЕМА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Москва, Россия Obrubov O.P., Khomyakov M.R., Tkachev A.A. HIGH FREQUENCY HYPERTHERMIA SYSTEM Moscow State Institute of Radio-Engineering, Electronics and Automation (Technical University), Moscow, Russia В настоящее время активно развивается гипертермия, как метод лечения резистивных форм раковых новообразований [1]. На современном этапе развития медицинской техники остается актуальной проблема совмещения систем нагрева, визуализации и контроля температуры. Поэтому предлагается объединить в рамках одной аппаратной платформы системы нагрева (конденсаторного типа), визуализации и контроля температуры, основанные на термоакустическом эффекте (рис. 1), с разделением этих процессов по времени. На этапе нагрева используется квазинепрерывный режим работы ВЧ генератора, на этапе визуализации и измерения температуры - импульсный. Нагрев осуществляется многоэлектродной системой конденсаторного типа, позволяющей осуществлять перемещения в пространстве области нагрева за счет изменения амплитуд и фаз подаваемого на электроды напряжения. Частота электромагнитного излучения выбрана 13.56 Мгц, что обеспечивает проведение глубокой гипертермии.

Рис. 1. Термоакустический эффект Ультразвуковой преобразователь принимает термоакустический сигнал, который усиливается и оцифровывается для дальнейшей обработки с целью построения изображения и измерения температуры.

245

Рис.2. Функциональная схема системы гипертермии Здоровые ткани отличаются от тканей с патологиями по коэффициенту поглощения ЭМ энергии, что обуславливает высокий контраст изображения для проведения диагностики. Визуализация нагреваемой области основана на термоакустическом эффекте. Изображение строится на анализе амплитуд принятых УЗ преобразователем термоакустических сигналов. Пространственное разрешение системы визуализации составляет 2-3 мм при глубине зондирования 150 мм [2]. Совместно с визуализацией происходит измерение температуры посредством анализа тонкой структуры термоакустического импульса. Форма сигнала (амплитуда, центральная частота, коэффициент затухания сигнала) зависит от параметров среды (скорость ультразвука в среде и коэффициент температурного расширения), которые, в свою очередь, зависят от температуры. Анализируется модель неоднородности сферической формы в однородной среде, которая рассматривается как акустический резонатор. При изменении температуры меняется скорость ультразвука в среде, что влечет за собой изменение резонансной частоты. При нагреве вклад линейного расширения в изменение параметров термоакустического импульса на порядок меньше, чем влияние оказываемое изменением скорости ультразвука в среде. В данном подходе, в отличие от работ[3] по определению температуры лишь по измерению давления акустической волны, анализируется изменение резонансной частоты акустического резонатора и величины скорости затухания термоакустического импульса. При моделировании процесса термоакустического преобразования в модели с неоднородностью диаметром 1 мм, выявлено что при изменении температуры на 1°С резонансная частота 246

ультразвукового импульса увеличивается на ~100 Гц. Для повышения точностных характеристик измерения температуры могут быть использованы параметры всего термоакустического сигнала: изменение амплитуды, резонансной частоты и величины затухания импульса. Данный система ВЧ гипертермии представляет собой единый терапевтический комплекс со встроенными системами визуализации, контроля температуры и управления нагревом. Комплекс не исключает совместного использования и других методов визуализации, например ультразвуковых. Литература 1. Riadh W. Y. Habash, Rajeev Bansal, Daniel Krewski, and Hafid T. Alhafid Thermal Therapy, Part 2: Hyperthermia Techniques Critical ReviewsTM in Biomedical Engineering, 34(6):491–542 (2006). 2. Обрубов О. П., Хомяков М. Р., Ткачев А. А., //Система высокочастотной термоакустической визуализации : материалы междун. науч.-практ. конф. 22 – 23 апр. 2010 г., "Высокие технологии, исследования, промышленность", том 1, г. Санкт-Петербург . – Санкт-Петербург : Изд-во Политех. ун-та, 2010. – С. 383–385. 3. Cunguang Lou, Da Xing Temperature monitoring utilising thermoacoustic signals during pulsed microwave thermotherapy: A feasibility study Int. J. Hyperthermia, June 2010; 26(4): 338–346. Пеленёва И.М.1, Мизёв А.И.2, Луцик А И.2 ДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕНЗИОМЕТРИЯ БАРБОТАТОВ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ОЦЕНКИ АНТИАТЕЛЕКТАТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГОЧНОГО СУРФАКТАНТА 1 ГБОУ ВПО ПГМА им. ак. Е.А. Вагнера Минздравсоцразвития России, Пермь 2 Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Peleneva I.M.1, Mizev A.I.2, Lucik A.I.2 DYNAMIC TENSIOMETRY OF EXHALED BREATH BARBOTATE FOR EVALUATION OF THE ANTIATELEKTATIC FUNCTION OF PULMONARY SURFACTANT 1 Perm medical state academy, Perm, Russia 2 Institute of continuous media mechanics of Russian academy of sciences, Ural Branch, Perm, Russia Сурфактантная система легких – система клеточных и неклеточных элементов, выполняющая антиателектатическую, защитную, противоотечную и антифибротическую функции. Главным функциональным элементом является легочный сурфактант, на 80 % состоящий из фосфолипидов. Он способен снижать поверхностное натяжение на разделе фаз «воздух-жидкость» и препятствовать спадению альвеол на выдохе. У здоровых людей достаточное 247

количество легочного сурфактанта (ЛС), адекватное соотношение фосфолипидов и сурфактантных апопротеинов являются необходимым условием сохранения метаболических и респираторных функций дыхательной системы. В течение ряда лет в клинической практике используется исследование конденсата выдыхаемого воздуха (КВВ), в котором определяется ряд веществ, в частности, в нем присутствуют фосфолипиды ЛС [1]. Проводились попытки изучения поверхностной активности КВВ, который собирают путем многократного выдыхания через трубку, охлаждаемую водой со льдом. В полученном КВВ оценивали поверхностное натяжение по измерению наибольшего давления, необходимого для проскока пузырька воздуха в толще исследуемой жидкости. У здоровых лиц наблюдается снижение поверхностного натяжения КВВ до 71,3 дин/см, в сравнении с дистиллированной водой – 73 дин/см [2]. Для сбора КВВ требуется много времени и дыхательных усилий со стороны испытуемого, охладитель, конденсирование паров выдыхаемой влаги позволяет собрать только те вещества, которые испарились с поверхности альвеол, но фосфолипиды ЛС и сурфактантные апопротеины имеют большой молекулярный вес и не могут испаряться в значимом количестве. ЛС относится к нерастворимым поверхностно-активным веществам и не может определяться в толще жидкости. Поэтому целью настоящего исследования явилось изучение поверхностной активности ЛС за счет использования барботирования, процесса выдыхания воздуха через слой физиологического раствора, при котором создаётся большая межфазная поверхность на границе «жидкость-воздух», что способствует улавливанию микроаэрозоля, образующегося при выдыхании и содержащего нативный ЛС. С учетом того, что ЛС в барботате выдыхаемого воздуха (БВВ) располагается на поверхности, методом отрыва кольца нами установлено, что у здоровых людей в БВВ в течение 5 минут выдыхания поверхностное натяжение снижается до 37±8 дин/см. Для оценки антиателектатической функции ЛС имеет существенное значение не столько статическая тензиометрия, сколько динамическая, имитирующая процесс изменения площади пленки ЛС в процессе дыхания. Для этого были проведены измерения поверхностного давления (разницы между начальным и конечным поверхностным натяжением - ∆σ) БВВ на барьерной системе Ленгмюра. При этом барботация выдыхаемого воздуха проводилась в изотонический физиологический раствор, находящийся непосредственно в лотке системы Ленгмюра (рис. 1) при температуре 37С. Пластинкой Вильгельми 5, присоединенной к высокоточным весам, измеряется поверхностное давление, измеряемое в процессе движения барьеров, уменьшающих площадь пленки от 0 до 90% с постоянной скоростью. Обследовано 5 здоровых лиц. Установлено, что при уменьшении площади между барьерами на 90% ∆σ после первого выдоха у здорового человека составляет 4,5±1,0 дин/см, после пятого – 18,0±3,0 дин/см.

248

Рис. 1. Изображение системы сбора методом барботации в лоток барьерной системы Ленгмюра. 1. лоток, 2. изотонический физиологический раствор, 3. фторопластовая трубка со слюносборником, 4. барьеры, 5. пластинка Вильгельми. Таким образом, метод барботации является быстрым, неинвазивным, физиологичным способом сбора нативного ЛС. БВВ адекватно отражает поверхностную активность ЛС у здоровых лиц. При каждом выдохе выделялось достаточное количество микроаэрозоля для понижения поверхностного натяжения на 3-6 дин/см. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 10-01-96009 р_урал_а «Исследование поверхностных свойств и динамики образования поверхностной фазы в многокомпонентных растворах поверхностно-активных веществ».

Литература 1. Анаев Э.Х., Чучалин А.Г. Конденсат выдыхаемого воздуха в диагностике и оценке эффективности лечения болезней органов дыхания // Пульмонология. - 2006. - № 4. - С. 12-20. 2. Сидоренко Г.И., Зборовский Э.И., Левина Д.И. Поверхностно-активные свойства конденсата выдыхаемого воздуха (новый способ исследования функций легких) // Терапевтический архив.- 1980.- № 3.- С. 65-68.

Россинская М.В., Бугаева М.В. РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, Шахты, Россия Rossinskaya M.V., Bugaeva M.V. DEVELOPMENT OF SYSTEM OF ENVIRONMENTAL MONITORING IN THE ROSTOV REGION Southern Russian state university of economy and service, Shachty, Russia 249

Статья подготовлена по проекту «Эколого-социо-экономический мониторинг, оценка и прогнозирование состояния окружающей среды территории», выполняемому ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС» в рамках государственного задания на оказание услуг в 2012г. и финансируемому Министерством образования и науки Российской Федерации Концепция национальной безопасности Российской Федерации закрепила новую правовую категорию «национальная безопасность в экологической сфере». Экологическая безопасность, как составная часть национальной безопасности, является обязательным условием устойчивого развития и выступает основой сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды (ОС). Одним из важнейших элементов экологической безопасности определен экологический мониторинг, в результате которого осуществляются следующие функции: - нормирование воздействия и контроль источников воздействия на окружающую среду; - контроль качества компонентов окружающей среды. Как известно, мониторинг воздействия на ОС - многоцелевая информационная система, в задачи которой входят наблюдение, оценка и прогноз источников воздействия на ОС [1]. В свою очередь, система экологического мониторинга - это одно из ключевых звеньев информационно-аналитической деятельности, направленной на управление качеством окружающей среды. Ее эффективность напрямую зависит от использования полученной информации органами исполнительной власти и организациями, чья деятельность связана с планированием градостроительной деятельности, управлением дорожного движения, оценкой воздействия загрязнения на здоровье населения, предупреждением и ликвидацией чрезвычайных ситуаций. Экологическая обстановка является одним из факторов, оказывающих существенное влияние на социальную и демографическую ситуацию в регионе. В связи с этим, администрацией Ростовской области уделяется особое внимание выполнению мероприятий по охране окружающей среды и природных ресурсов, направленных на оздоровление экологической обстановки в области и обеспечение рационального использования её природных ресурсов. В условиях реформирования экономики и наметившегося подъема производства вопросы охраны окружающей среды приобретают особое значение. Экологическая ситуация в Ростовской области остается напряженной, а уровень загрязнения окружающей среды – высоким. В связи с этим возрастает актуальность проведения мониторинга состояния окружающей среды, изучения динамики ее изменения, определения причин и источников негативного воздействия на окружающую среду, разработки и реализации мер по улучшению экологической ситуации, по 250

рациональному использованию природных ресурсов, проведения воспитательной и образовательной работы с населением Ростовской области. Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) – это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Органом исполнительной власти Ростовской области, осуществляющим реализацию в соответствии с федеральным и областным законодательством полномочий Ростовской области в области охраны окружающей среды, является комитет по охране окружающей среды и природных ресурсов Администрации Ростовской области (Ростоблкомприрода) [2]. Основные направления природоохранной деятельности комитета представлены на рис.1. НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РОСТОБЛКОМПРИРОДА Анализ и оценка состояния ОС Ростовской области

Формирование областного природного законодательства

Реализация программ по охране ОС, сохранению и восстановлению природных ресурсов

Координация деятельности администраций муниципальных образований в области охраны ОС

Развитие экологического образования и формирование экологической культуры населения

Государственный экологический и геологический контроль за деятельностью хозяйствующих субъектов

Рис. 1. Направления деятельности Ростоблкомприрода Отслеживанием состояния окружающей среды в области, кроме Ростоблкомприрода, занимаются такие компании как: «Ростовский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями», ООО «Атмосфера Н» (Новочеркасск), ФГУ «Информационноаналитический центр по водопользованию и мониторингу Азовского моря» (Таганрог), ООО «Дон-Эко-Система» (Ростов-на-Дону), ООО «Росттехаспект» (Ростов-на-Дону) и другие. Представленные организации ограничивают свои функции контролем и оценкой окружающей природной среды без привязки к экономической составляющей наносимого вреда природе и обществу. 251

На наш взгляд, результаты экологического мониторинга должны использоваться совместно с экономической оценкой влияния экологических факторов. На экологическое состояние территории существенное влияние оказывают физические факторы окружающей среды (природные и антропогенные). К природным физическим факторам относятся: ультрафиолетовое излучение, температура, влажность и движение воздуха, солнечная радиация, атмосферное давление, магнитное поле Земли и т.д. Антропогенными физическими факторами являются шумы, вибрация, различного рода излучения: электромагнитное, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение радиоактивных веществ, оптическое излучение, особенно в производственных процессах и технологиях с электродуговой сваркой, плазменной электролучевой плавкой. Существование природных факторов обусловлено естественным (природным) состоянием природной среды. Антропогенные факторы возникают только в связи с деятельностью человека. Природно-антропогенный фактор – это природный фактор, измененный человеком настолько, что он количественно и качественно отличается от исходного (например, климат и природная среда города, характеризуется природным и антропогенным сочетанием). При эколого-экономической оценке территории следует учитывать действие факторов окружающей среды на здоровье человека, причем в комплексе химических, биологических и физических факторов, так как они практически не являются изолированными, а действуют в комплексе между собой, соединяясь также с факторами социально-экономическими и наследственными. Ввиду того, что вся система указанных факторов очень многочисленна, очень сложно выделить группу факторов или определить один ведущий фактор по воздействию на организм и состояние здоровья человека. Все это указывает на то, что комплекс условий жизни человека весьма сложен. Он включает в себя не только эколого-экономические и социальные характеристики местности с оценкой состава почв, воды, атмосферы, природных ресурсов, климата географических зон и природных экосистем, но также условия труда и быта людей, их обычаи и привычки, физиологическую реактивность организма. В различные периоды жизни у людей разных возрастов, разного пола ответные реакции организма на химические, биологические, физические, экологические и социальные факторы проявляются индивидуально. Поэтому все отмеченное должны учитывать методы определения и оценки реальной нагрузки на здоровье человека всего многообразия факторов окружающей природной среды, а также методологии обоснования допустимых нагрузок на человеческий организм и здоровье населения. Это должно являться основой разработки систем природоохранительных мероприятий и законов, а также организации системы санитарного контроля и гигиенического регламентирования факторов окружающей среды. 252

В Повестке дня на XXI век говорится, что здоровье людей зависит от здоровья окружающей среды. Всем государствам следует иметь программы по определению экологических факторов, угрожающих здоровью, и уменьшению соответствующих рисков. Они должны включать меры по защите экологии и здоровья в программы национального развития и обучать население мерам по устранению экологических факторов, наносящих ущерб здоровью. Создать местные системы здравоохранения, которые удовлетворяют основные потребности населения в питьевой воде, здоровой пище и санитарии [3]. В настоящее время всесторонне разрабатывается концепция экологии человека. Эта наука направлена на изучение воздействия на человека как природных, так и социально-экономических факторов окружающей среды. При этом проблема экологии человека рассматривается в единстве с проблемой экологии всей планеты. Вместе с тем в экологии человека особое значение имеют национальный, региональный и зональный аспекты влияния самого человека на природу при использовании окружающей среды для удовлетворения экономических, социальных, экологических и культурнооздоровительных потребностей. Комплексная эколого-экономическая оценка территории возможна лишь в условиях многокритериального подхода, предполагающего учет ряда факторов: уровня социально-экономического развития территории; состояния природноресурсного потенциала; природно-климатических особенностей; состояния производственного потенциала; состояния здоровья населения; динамики рождения и смертности и др. Схема комплексной оценки эколого-экономической безопасности региона, учитывающая экономические и социальные факторы, представлена на рис. 2.

253

Комплексная оценка эколого-экономической безопасности региона Методический инструментарий анализ объективных данных статистической отчетности

социологичес кий опрос

сравнительный анализ

математические методы

экспертны е оценки

теоретико -игровые методы

методы оптимизации

Диагноз состояния региона Социальноэкономический блок

Промышленнотехнологический блок

Медикоэкологический блок

Прогнозы развития региона Стратегии и тактика управления регионом Рис. 2. Схема комплексной оценки эколого-экономической безопасности региона Недостаточно разработанной стороной существующего методического инструментария, в силу объективных и субъективных причин, является именно оценка экологического состояния региона, что имеет принципиальное значение, поскольку устойчивое социально-экономическое развитие в значительной степени обусловлено устойчивостью имеющегося природно-ресурсного потенциала. Этапами такой оценки региона будут: - анализ состояния качества природно-ресурсного потенциала в регионе, - анализ выбросов загрязняющих веществ, их объема, концентраций, вредности и динамики, - оценка состояния здоровья населения с использованием системы показателей; - сравнительный анализ с контрольной территорией. Для выбора оптимальной стратегии регионального природопользования наиболее часто используются различные методы для оценки ранжирования территорий, многие из которых имеют практическое значение. Наиболее простой и доступный — это исчисление общего объема выбросов, сбросов, 254

захоронений вредных веществ, а также этих величин на единицу продукции, населения или территории. [4] На практике применяются оценка и ранжирование территорий по совокупности признаков экологической напряженности с помощью суммарных балльных оценок. Использование индексов промышленной нагрузки, устойчивости экосистем, загрязнения воздуха, нагрузки на водные ресурсы, демографической напряженности, учет плотности потребления энергоресурсов и других функционально взаимосвязанных параметров позволяет дать обобщенную оценку экологического состояния территории и ее частей. Интегральная оценка определяется как среднее арифметическое оценок по соответствующему объекту. Наибольшая интегральная оценка соответствует рангу 1, далее ранг определяется по мере убывания интегральной оценки. В то же время следует отметить, что методология сравнительного анализа и методические основы ранжирования проработаны недостаточно, критериями часто выступают различные разрозненные параметры антропогенной нагрузки на окружающую среду и ее состояния, что не позволяет с достаточной степенью обоснованности учитывать региональный аспект в хозяйственном механизме экоразвития. Целью же анализа различных аспектов экономики региона должно стать получение объективного диагноза, на основе которого строиться стратегия и тактика развития. Такая оценка является необходимым условием, чтобы сформировать региональный хозяйственный механизм, в котором произойдет согласование интересов центра, региона и хозяйствующих субъектов по поводу размеров платежей, штрафных санкций, определения ущербов, распределения средств экологических фондов, определения приоритетов экономического стимулирования и инвестирования и др. Литература 1. Маринченко А. В. Экология: учеб. пособие для вузов. М. : Дашков и К, 2009. 328 с. 2. Официальный сайт Комитета по охране окружающей среды и природный ресурсов Ростовской области – www.doncomeco.ru. 3. Гузев, М.М. Экономические проблемы и механизмы экологически устойчивого развития: монография. – Волгоград: Изд-во Волгоградского гос. ун-та, 1997. 200 с. 4. Гранберг А.Г. Основы региональной экономики. М.: ГУ ВШЭ, 2004. 495 с.

Рябиченко Т.И., Кулакова Ю.В., Косьянова Т.Г., Скосырева Г.А., Тимофеева Е.П., Карцева Т.В. АНАЛИЗ ГОСПИТАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ОРГАНОВ МОЧЕВОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ МИРНИНСКОГО РАЙОНА ЯКУТИИ ФБГУ «НЦКЭМ» СО РАМН, ФБГУ ВПО НГМУ Минздравсоцразвития России, Новосибирск, Россия 255

Ryabichenko T.I., Kulakova Y.V., Kosyanova T.G., Skosyreva G.A., Timofeeva E.P., Kartseva T.V. ANALYSIS OF HOSPITAL MORBIDITY URINARY TRACT IN CHILDREN MIRNY REGION OF YAKUTIA Novosibirsk State Medical University Health Ministry of Russia, Novosibirsk Center for Clinical and Experimental Medicine Siberian Branch of Russian Academy of Medical Sciences, Novosibirsk, Russia Патология органов мочевой системы (ОМС) занимает существенное место среди болезней детского возраста не столько по частоте, сколько по тяжести течения и серьезности прогноза. При росте общей заболеваемости детей хроническая патология органов мочеобразования и мочевыделения увеличилась за последнее десятилетие более чем в 2 раза и имеет тенденцию к дальнейшему распространению [1, 2, 3]. Цель: изучить особенности патологии ОМС, частоту врожденных аномалий и их роль в развитии хронической патологии ОМС у детей и подростков Мирнинского региона Якутии. Комплексное обследование детей, наряду с общепринятыми методами, включало проведение функциональных почечных проб и инструментальные методы исследования: УЗИ мочевой системы, экскреторная урография, цистоскопия, цистография, изотопная радиография и сцинтиграфия, по показаниям другие методы исследования. Результаты: за период с 1994 по 2011 гг. было обследовано и пролечено в детских стационарах г. Новосибирска 2173 ребенка Мирнинского региона Якутии в возрасте от 1 месяца до 17 лет. Наибольшую группу составили пациенты 4-12 лет. Следует отметить, что этот возрастной период характеризуется напряжением всех функциональных систем. Согласно общепринятой классификации МКБ 10 пересмотра, каждому ребенку был выставлен диагноз основного и сопутствующих заболеваний. В качестве основного заболевания патология ОМС была выявлена у 444 (20,4 %). В качестве сопутствующего – у 236 (13,6 %) пролеченных детей. Частота госпитальной заболеваемости ОМС за указанный период фактически не изменилась. Медико-биологический анамнез показал, что у 35,8% детей родители страдали различными заболеваниями мочевой системы, причем в 32,1% – матери. Патологическое течение беременности отмечено у 89,9% матерей. Комплексное обследование детей с заболеваниями ОМС показало высокий индекс врожденных аномалий различных органов и систем, среди которых первое место занимают пороки развития мочевыводящей системы (врожденный гидронефроз, удвоение мочевых путей, почечно-мочеточниковые рефлюксы 2-4 степени, гипоплазия, агенезия, удвоение, поликистоз почек). Гидронефроз и уретерогидронефроз чаще наблюдался у мальчиков, а удвоение мочевых путей и аномалии почек чаще наблюдались у девочек. По сравнению с 256

1993 годом, частота врожденных аномалий ОМС возросла почти в 2,5 раза. Анализ структуры заболеваний ОМС показал, что у 85,1% обследованных наблюдался вторичный хронический пиелонефрит, который, в основном, развивался на фоне обструктивных аномалий почек, а также на фоне пузырномочеточникового рефлюкса (ПМР) и дисметаболической нефропатии (ДМН). У 14,9 % обследованных наблюдался тубулоинтерстициальный нефрит и различные формы хронического гломерулонефрита (гломерулонефрит с нефротическим компонентом, гематурический и наследственный). Тубулоинтерстициальный нефрит протекал на фоне дисметаболической нефропатии. Хроническая почечная недостаточность зафиксирована у мальчиков-подростков с двусторонним уретерогидронефрозом (1,4%). Всем детям осуществлялось комплексное лечение. Оперативное вмешательство проведено в 28,1 %. Таким образом, анализ госпитальной заболеваемости детей и подростков показал, что патология ОМС наблюдалась у 20,4 % пролеченных детей Врожденные пороки развития имели больше половины детей, частота которых за период с 1993 по 2011 г. увеличилась в 2,5 раза. В структуре заболеваний ОМС преобладал вторичный хронический пиелонефрит. Врожденные аномалии развития, возможно, являются одной из лидирующих причин развития хронической патологии мочевыводящей системы. Литература 1. Игнатова М.С. Актуальные проблемы нефрологии детского возраста в начале XXI века //Педиатрия -2007.- Т. 86.- № 6.- С. 6-13. 2. Fructuoso M., Castro R., Oliveira L., Prata C., Morgado T. Guality of life in chronic kidney disease // Nefrologia - 2011. - Vol. 31(1). - P. 91 – 96. 3. Mak R.H Chronic kidney disease in children: state of the art //Pediatr. Nephrology- 2007. -V. 22 - P. 1687-1688.

Скуридин В.С., Стасюк Е.С., Варламова Н.В., Нестеров Е.А., Рогов А.С., Садкин В.Л. РАЗРАБОТКА НОВЫХ НАНОКОЛЛОИДНЫХ РАДИОФАРМПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОНКОЛОГИИ Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия Scuridin V.S., Stasyuk E.S., Varlamova N.V., Nesterov E.A., Rogov A.S., Sadkin V.L. DEVELOPMENT NEW RADIOPHARMACENTICALS NANOCOLLOIDS FOR MEDICAL DIAGNOSIS IN ONCOLOGY National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia. 257

В последние годы во всем мире отмечается значительное усиление интереса к использованию радиоактивных коллоидных наноматериалов в медицине. Их применение в онкологии основано на возможности быстрого и эффективного выявления «сторожевых» лимфатических узлов, а также для мечения аутолейкоцитов с целью диагностики воспалительных процессов. В качестве метки для наноколлоидов наиболее востребованным радионуклидом является короткоживущий технеций-99м. Это, в первую очередь, обусловлено его ядерно-физическими характеристиками: относительно коротким Т1/2 (6,02 ч) и энергией γ-излучения 0,1405 МэВ, обеспечивающих малую экспозиционную дозу и, вместе с тем, достаточную проникающую способность для проведения радиометрических измерений. Определяющим в выборе радиоактивного индикатора являются размеры коллоидных частиц. Так, например, известно, что оптимальный размер частиц для проведения лимфосцинтиграфии составляет 20-100 нм. Такие частицы выводятся из тканей со скоростью, не позволяющей им проникать в кровяное русло. Частицы с размерами менее 20 нм легко проходят в кровяное русло, что препятствует визуализации лимфоузлов [1]. Целью работы является получение меченных технецием-99м наноколлоидных препаратов на основе гамма-оксида алюминия и магнитоуправляемых частиц Fe@C, а также проведение их медикобиологических испытаний. Наиболее простым методом получения коллоидов с заданными размерами и свойствами является иммобилизация 99mTc на поверхности наноразмерных материалов. За основу таких материалов были выбраны наночастицы железа (Fe@C), покрытые углеродом. Технология их получения была разработана в Институте физики металлов УрО РАН. Для придания железо-углеродным частицам липофильных свойств и повышения их устойчивости в растворе в коллоидной форме, на кафедре органической химии ТПУ была разработана методика предварительного нанесения на поверхность этих частиц органических радикалов [2]. Также в качестве объекта исследования нами использовался нанопорошок низкотемпературной (кубической) модификации гамма-оксида Al2O3. Наработка опытных партий оксида была проведена в НИИ высоких напряжений Томского политехнического университета. Площадь удельной поверхности оксида составляла 320 м2/г. По данным электронной микроскопии частицы имели неправильную форму и негладкую поверхность. Средняя их длина находилась в пределах 8-10 нм при среднеповерхностном диаметре 2 нм. Определение размера наноколлоидных частиц проводили по методике, основанной на измерении активности суспензии до и после ее фильтрации через фильтры с заданными размерами пор: 220, 100 и 50 нм. Для получения исходного препарата 99mTc (элюата) в виде раствора натрия пертехнетата, 99mTc использовался хроматографический генератор «99mTc-ГТ-ТОМ» производства ФТИ ТПУ. 258

В предыдущих работах [2, 3] нами было проведено изучение взаимодействия пертехнетат-ионов 99mТс (VII) с водными суспензиями, приготовленными на основе модифицированных частиц (Fe@C) и нанопорошков гамма-оксида Al2O3. В результате было показано, что величина его адсорбции в статических условиях на указанных объектах в среднем не превышает 30 %. Вместе с тем, как показали дальнейшие исследования, в восстановленной форме адсорбция 99mТс может достигать 70% и более. Восстановление 99mTc проводилось хлоридом олова (II). Из проведенных нами экспериментов следует, что для практически полного восстановления 99mТс в заданном объеме РФП, концентрация Sn (II) должна быть не менее 0,0175 мг/мл. Введение в РФП большего количества Sn (II) нецелесообразно, так как это может привести к параллельному образованию крупноразмерного коллоида (более 220 нм), образующегося вследствие гидролиза SnCl2·2Н2О. Процесс адсорбции проводили в статических условиях. Кроме того, в качестве добавок использовались аскорбиновая кислота, пирофосфат натрия и желатин. Полученные продукты фильтровали через фильтры с различным диаметром пор с целью определения радиохимического выхода фракций меченных 99mTc наноколлоидов с размерами 50, 100 и 220 нм. Параллельно проводилось определение радиохимической чистоты (РХЧ) препаратов. Результаты исследований относительно фракций 100 нм представлены в табл. 1и 2. Таблица 1. Результаты адсорбции 99mTc на гамма-оксиде Al2O3 Образец РХЧ, % Выход, % 99 Al2O3+ mTc+Sn(II) 92 62 99 Al2O3+ mTc+АК+Sn(II) 96 19 99 Al2O3+ mTc+АК+ПФ+Sn(II) 98 34 99 Al2O3+ mTc+АК +Sn(II)+Желатин 98 76 Таблица 2. Результаты адсорбции 99mTc на модифицированном Fe@C РХЧ, Образец Выход, % % Fe@C+99mTc+Sn(II) 55 25 97 Fe@C+99mTc+АК+ПФ+Sn(II) 91 (69% <50нм) 99 Fe@C+ mTc+АК+Sn(II) 96 40 99 Fe@C+ mTc+АК+Sn(II)+Желатин 96 70 При подкожном введении полученных препаратов экспериментальным животным (крысам породы Вистар) было установлено, что они остаются в точке инъекции в течение 1 ч без заметного накопления 99mТс в крови 259

животных, что свидетельствует, с одной стороны, о прочной фиксации радионуклида на поверхности наноколлоида, а с другой – о малой подвижности в организме. Поэтому для «транспортирования» меченых коллоидов в состав препаратов был введен желатин, который представляет собой биополимер с большим количеством ячеек для размещения в них молекул иммобилизуемого вещества. После введения желатина флаконы с препаратами нагревали на водяной бане (70-80 ºС) в течение 30 мин. Хроматограммы препаратов показали их высокую радиохимическую чистоту на уровне 96 %. Это достаточно хороший показатель, поскольку РХЧ аналогичных коммерческих препаратов 99mТс, изготавливаемых на основе лиофилизатов путем их прямого смешивания с элюатом из генератора технеция-99м, обычно находится в пределах от 88,2 % (Пентатех, 99mТс) до 95% (Технефит, 99mТс). Медико-биологические испытания препаратов, содержащих желатин: [Al2O3+99mTc+АК+Sn(II)+Желатин] и [Fe@C+99mTc+АК+Sn(II)+Желатин], были проведены в НИИ онкологии СО РАМН города Томска. Уровень их накопления в лимфатических узлах через 120 мин для препаратов алюминия и железа, соответственно, составил 1,63 % и 3,3 % от общей введенной активности, что достаточно для их надежной визуализации. Полученные результаты близко соответствуют стандартным требованиям к подобным препаратам (0,5-1,7 %) и доказывают их функциональную пригодность для обнаружения сторожевых лимфатических узлов и получения качественных сцинтиграфических изображений. Литература 1. Sampson C.B. // Textbook of Radiopharmacy Theory and Practice. Vol. 3, 2nd ed. London, United Kingdom: Gordon and Breach; 1994: 196. 2. Постников П.С., Скуридин В.С., Рогов А.С., Филимонов В.Д., Нестеров Е.А., Трусова М.Е., Садкин В.Л., Нестерова Ю.В. // Известия ВУЗов, ж. Физика, –2010. – т. 53. – № 10/2 – с. 300–304. 3. Скуридин В.С., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А., Садкин В.Л., Рогов А.С. // Радиохимия. – 2011, - т.53, № 5, с. 448-451.

260

Хрипунов А.К.*, Степанова Т.П.*, Антоненкова Е.В.**, Ткаченко А.А.***, Попов В.А.** О НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВАХ ВОДЫ В НАНО-ГЕЛЬ-ПЛЕНКАХ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ GLUCONACETOBACTER XYLINUS *Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук, Санкт-Петербург Россия **Санкт-Петербургский государственный университет, Россия ***Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова, Санкт-Петербург, Россия Khripunov A.K. SEVERAL PROPERTIES OF WATER IN NANO-GEL-FILMS OF CELLULOSE GLUCONACETOBACTER XYLINUS Institute of Macromolecular Compounds, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg, Russia В последние годы наблюдается повышенный интерес к свойствам воды, находящейся в контакте с разнообразными веществами живой и неживой природы [1–5]. Одним из биополимеров, образующим при взаимодействии с водой нано-гель-пленку с уникальными свойствами, является целлюлоза Gluconacetobacter xylinus (НГП ЦGX) [6]. В представленной работе показано, что вода, отжатая из НГП ЦGX («бактериальная вода», «БВ»), обладает значением диэлектрической проницаемости 43 при 25оС, существенно отличающегося от значения диэлектрической проницаемости континуума дистиллированной воды (=78.5 при 25оС). Измерительная ячейка представляла собой герметичный стеклянный бюкс с впаянной в крышку бюкса жесткой системой платиновых пластинэлектродов, не содержащих в межэлектродном пространстве каких-либо конструктивных изоляционных материалов. Методом хемилюминесценции in vitro исследована антирадикальная активность «БВ» по влиянию ее на генерацию активных форм кислорода (АФК) макрофагами крыс. Установлено, что при добавлении в среду макрофагов «БВ» фиксировалось заметное тушение хемилюминесценции. Величина спонтанной хемилюминесценции снижалась на 30%, а индуцированной хемилюминесценции после активации клеток зимозаном – на 20%, по сравнению с дистиллированной водой. Таким образом, выявлена способность «БВ» подавлять генерацию АФК макрофагами, что свидетельствует об ее антиоксидантном действии. Литература 1. Линг Г. Физическая теория живой клетки: незамеченная революция.– СПб.: Наука, 2008.–376 с. 2. Токин Б.П. Теоретическая биология и творчество Э.С.Бауэра, изд-во ЛГУ, 1965. 3. Voeikov V.L. The scientific basis of the new biological paradigm, 21st Century Science & Technology, 12, No 2, 18-33 (1999). 261

4. Галль Л. В мире сверхслабых. Нелинейная квантовая биоэнергетика: новый взгляд на природу жизни. 2009. – 317, [2] c. 5. Бульенков Н.А. Роль модульного дизайна в изучении процессов системной самоорганизации в биосистемах.// Биофизика. 2005. Т. 50. № 5. сс. 934-958. 6. Khripunov A.K., Smyslov R.You., Severin A.V., Nekrasova T.N., Tkachenko A.A., Vengerovich N.G., Andreev V.A., Antonenkova E.V., ZaitsevaV.B., Kasanov K.N., Popov V.A. Gluconacetobacter xylinus cellulose as a perspective material for nanobiotechnology.// 7th International Symposium “Molecular Mobility and Order in Polymer Systems”. St.Petersburg. June 6-10. 2011. Book of Abstracts. P–185.

Худякова Н.А. РАСПОЛОЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ У БЕЛОЙ МЫШИ ПРИ ДЕВИБРИССАЦИИ В РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ Удмуртский госуниверситет, Ижевск, Россия Hudyakova N.A. THE ARRANGEMEMT OF MOTOR REPRESENTATION AT THE WHITE MOUSE AT WHISKERS REMOVAL IN EARLY POSTNATAL ONTHOGENESIS The Udmurt state university, Izhevsk, Russia Ранее с помощью методики внутрикорковой микростимуляции (ВКМС) было установлено асимметричное расположение лицевых двигательных представительств (ДП) у взрослых нелинейных белых мышей (ДП вибрисс и мышц верхней губы преобладает по площади в левом полушарии, ДП мышц нижней челюсти – в правом) [1]. В онтогенезе нелинейных белых мышей были выделены критические возрастные периоды функционального созревания моторного неокортекса. Первый критический период приходится на 10-11 суток, когда обнаруживаются впервые ДП мышц верхней губы и вибрисс. Второй - на 14 дней, когда устанавливается дефинитивный паттерн межполушарной асимметрии расположения корковых двигательных представительств. Третий - на 16-17 суток, когда для мышц верхней губы и вибрисс наблюдается преобладание ипсилатерального, а для мышц конечностей - контралатерального характера двигательных ответов [1,2]. Поскольку в свои критические периоды созревающая функция мозга является наиболее уязвимой, нами были выбраны следующие периоды девибриссации животных: с 1 по 9 день, и с 1 по 17 день постнатального онтогенеза. Проведено 56 острых опытов на развивающихся мышатах в возрасте 9, 11 и 18 дней и массой от 4,0 до 10,6 г. Выполнялась право-, лево-, или двусторонняя девибриссация в период с 1 по 9, или с 1 по 17, дни постнатального развития. Животные наркотизировались тиопенталом натрия (70 мг/кг, внутрибрюшинно). Производили 262

скальпирование при подкожной анестезии 0,5-1,0%-ным новокаином. Для ВКМС использовали стеклянные микроэлектроды, заполненные 1,5 М цитратом натрия, с диаметром кончика 8-10 мкм и сопротивлением около 1,0 МОм. Использовались короткие серии прямоугольных импульсов длительностью 0,3-0,4 мс, частотой 300-400 имп/с, по 7 импульсов в пачке, интенсивностью не более 100 мкА. Электроды погружали трансдурально в цитоархитектонические поля 4, 6, 8 по классификации Caviness [3]. Шаг стимуляции по всем направлениям составлял 500 мкм. С учетом толщины коры стимуляцию производили до глубины 1,0-1,5 мм на мышатах в возрасте до 12 дней и до глубины 2,0 мм для 18-дневных животных. По результатам микростимуляции были построены суммационные и индивидуальные карты расположения ДП. Изменение границ двигательных представительств. Репертуар двигательных ответов (ДО) у девибриссированных мышат практически не отличается от такового интактных животных соответствующего возрастного периода. Однако сроки появления тех или иных двигательных ответов могут существенно различаться: у девибриссированных животных ДО мышц верхней губы обнаруживаются уже на 9 сутки постнатального онтогенеза, хотя у интактных такого рода ответы возможно обнаружить только с 10-11 дня. Расположение остальных ДП (нижней челюсти и конечностей) в 9-дневном возрасте практически соответствует таковому в норме, но небольшое смещение ростральной границы всех ДП назад в столь раннем возрасте может быть связано с ускорением этого процесса, наблюдаемого в ходе онтогенеза ДП у интактных животных в более позднем возрастном периоде. В 11-дневном возрасте ДП мышц верхней губы у девибриссированных животных, независимо от вида девибриссации, обнаруживает тенденцию к увеличению своей площади: ростральная его граница находится там же, что и в норме, а каудальная смещается назад как в левом, так и в правом полушарии. Двигательное представительство нижней челюсти, наоборот, проявляет тенденцию к сокращению своей площади, особенно явную в левом полушарии в случае левосторонней девибриссации. Ростральная граница ДП конечностей несколько смещена назад относительно нормы. У 18-суточных девибриссированных мышат возможно выделить ДО ряда или отдельных одиночных вибрисс, однако подобные ДО отмечаются нечасто, поскольку вибриссная щетка поврежденной стороны отсутствует. Площадь ДП вибрисс невелика. ДП верхней губы сохраняет паттерн межполушарной асимметрии, характерный для нормальных животных. В левом полушарии каудальная граница ДП мышц верхней губы смещена назад на 1,5 мм относительно нормы. Изменение характера двигательных ответов. В возрасте 9 суток у двусторонне девибриссированных мышат наблюдаются преимущественно контралатеральные ДО мышц верхней губы. В этом возрасте, в норме, ДО мышц верхней губы не обнаруживается вообще, либо они имеют несопоставимо высокие с ответами других мышц пороговые токи. К 11 дню заметно увеличивается доля ипсилатеральных ДО. Преобладание 263

ипсилатеральных ДО вибрисс и верхней губы в ответ на стимуляцию обеих полушарий наблюдается в 18-дневном возрасте. Таким образом, у девибриссированных животных установление дефинитивного характера ДО верхней губы происходит, по-видимому, быстрее, чем у животных с интактными вибриссами. Данная тенденция справедлива и для ДО передних конечностей – процент контралатеральных ДО намного выше в группах девибриссированных животных по сравнению с нормой того же возраста. Анализируя изменение границ двигательных представительств и характера двигательных ответов, можно заметить более раннее формирование ДП мышц верхней губы у девибриссированнх животных, что наводит на мысль о компенсаторном характере данного изменения. При исследовании свободного поведения можно заметить, что двусторонне девибриссированные животные передвигаются с сохранением контакта исследуемой поверхности с кожей верхней губы. Таким образом, если лишенные вибрисс крысята переходят в основном на ориентацию при помощи зрения [4], то девибриссированные мышата компенсируют недостаток «вибриссного» сенсорного притока при помощи осязания кожей верхней губы и зрения. Стимулирование более раннего созревания уже почти созревших структур мозга после частичного ограничения сенсорного притока можно расценивать как конструктивные изменения, создающие дополнительные возможности для адаптации организма к условиям окружающей среды [5]. Литература 1. Проничев И.В Морфофункциональная организация центральных систем управления лицквой мускулатурой у взрослых и развивающихся мышей. автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук / Москва, 2000. 2. Khudyakova N.A., Pronichev I.V. Functional maturation of white mouse motor neocortex in early postnatal ontogenesis//Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 1998. Т. 34. № 6. С. 484-491. 3. Caviness V.S. Architectonic map of the normal mouse // J. Compar. Neurol. 1975. V. 164. N 2. P. 247 – 264. 4. Соколов В.Е, Тихонов И.А., Тихонова Г.Н., Куликов В.Ф. Возрастные особенности поведения серых крыс в эксперименте с депривацией вибриссного осязания и обоняния.// Зоологический журнал. 1994. Т. 73. №2. С 131-138. 5. Раевский В.В., Александров Л.И., Воробьева А.Д., Голубева Т.Б., Корнеева Е.В., Кудряшова И.В., Пигарева М.Л., Ситникова Е.Ю., Сташкевич И.С. Сенсорная информация – важный фактор онтогенеза.// Жур. ВНД им. Павлова. 1997. Т. 47. №2. С. 299-305.

264

Чечель А.Ю. РАЗВИТИЕ НОВЫХ СВЕРХСКОРОСТНЫХ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Дальневосточный Федеральный университет, Спасск-Дальний Chechel A.Y. DEVELOPMENT OF NEW SUPERFAST METHODS OF INFURMATION TRANSFER Технология атмосферной лазерной связи - это новый виток в развитии методов передачи информации, технология, которая может стать достойным конкурентом стационарной радиосвязи. В развитых странах волоконо-оптичическая связь занимает лидирующее положение среди других средств связи. В настоящий момент разрабатываются и испытываются волоконно-оптические системы связи нового поколения с пропускной способностью в десятки и сотни Гбит/с, а в перспективе - до нескольких Тбит/с. Эти системы используют новые принципы передачи информации: оптические солитоны и спектральное разделение каналов. Разработка систем передачи информации нового поколения обусловлена потребностями экономики. Рассчитано, что для увеличения вдвое национального валового продукта необходимо обеспечить 4-кратное увеличение объема передаваемой информации. Одной из технологий, способствующих увеличению передаваемого объема данных, является ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием (OFDM – Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). В OFDM используются несколько лазеров, каждый из которых кодирует свою часть последовательности данных в разных участках светового спектра, после чего весь массив отправляется по оптоволоконному кабелю. На противоположном конце лазерный генератор декодирует эти сигналы. Чем больше лазеров доступно, тем больше объём передаваемой информации за единицу времени. В ходе OFDM-опытов с использованием 370 лазеров была достигнута скорость 100 Тбит/с. Немецкие ученые попытались обойтись одной лазерной установкой - испускать очень короткие импульсы, несущие в себе отдельные участки светового спектра, что позволило создать 325 различных цветов, каждый из которых смог нести свой пакет данных. Важное достоинство новой технологии с использованием атмосферных оптических линий связи (АОЛС) - энергетическая экономность (позволяет посредством одного лазера делать то, на что раньше понадобилось бы больше трехсот). На инсталляцию оборудования требуется мало времени, и затраты на их установку единовременны, в то время, когда другие средства передачи данных требуют постоянных отчислений: на аренду канала, провода или оптоволокна или на использование радиочастот. Эта технология обеспечивает более высокое быстродействие, по сравнению с существующими 265

беспроводными сетями, и дешевле, чем волоконно-оптическая связь, а также не требует получения разрешения в Госсвязьнадзоре как Wi-Fi. Однако успех лазерной технологии не гарантирован. Главный недостаток: лазерный луч подвержен влиянию густого тумана и снега, который может помешать распространению и уменьшить надежность связи. Аналитики считают, что вероятность бесперебойной работы составляет 99%, что недостаточно по стандартам телекоммуникационной индустрии. Тот факт, что беспроводные оптические системы до сих пор не получили массового признания, объясняется рядом причин: 1. Рассматриваемая технология эффективна только при передаче данных на большие расстояния достигается за счет увеличении мощности лазера. При малых расстояниях эффективнее использовать ненаправленную инфракрасную технологию. 2. До недавнего времени кратковременное прерывание пучка вызывало обрыв канала передачи данных (перемещение птиц, низко летящих самолетов и др.), но в данный момент разработаны серии протоколов канального уровня, предназначенные для беспроводных средств связи и способные автоматически восстанавливать канал после кратковременного обрыва. 3. Лазерная система связи сложна в настройке. При диаметре пучка в несколько миллиметров, колебания светового пятна с амплитудой в несколько сантиметров могут серьезно осложнить всю процедуру наведения на приемник. Но в последнее время стали разрабатываться высокочувствительные оптические сенсоры, работающие в узких спектральных диапазонах, что позволяет создать относительно дешевые панели площадью несколько десятков квадратных сантиметров, нечувствительные к дневной засветке, а потому позволяющие обеспечить устойчивый прием луча. 4. Мнение, что лазеры невидимого оптического диапазона безвредны для человеческого глаза, - это неправда. Проходит некоторое время при постоянном воздействии лазера, прежде чем человек чувствует, что что-то не так. Но современные АОЛС отличаются точной фокусировкой пучка и практически полным отсутствием побочных (ненаправленных) паразитных излучений. По мнению автора, технология атмосферной лазерной связи в ближайшее время окажется достаточно дешевой, чтобы ее можно было использовать в домашних условиях. Также в городских условиях очень сложно установить прямую видимость. Однако эта технология может стать вполне достойным конкурентом стационарной радиосвязи в корпоративных сетях передачи данных. При примерно равной стоимости оборудования лазерная технология не потребует проведения долгих (и весьма дорогостоящих) процедур выделения радиочастотных каналов, проведения работ по высотному монтажу тяжелого и громоздкого оборудования и, как оказывается, менее вредной для здоровья окружающих. Также АОЛС остается единственным вариантом обеспечения связи при необходимости обеспечения высокоскоростного канала в местах, где сложно или дорого построить оптоволоконную линию. 266

Шубенкова Е.Г., Чжу О.П. РОЛЬ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЛУЧЕНИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ НАНОЭМУЛЬСИОННЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ КОСМЕТИЧЕСКОЙ, ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Омский государственный технический университет, Омск, Россия Shubenkova E.G., Chzhu O.P. THE ROLE OF SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES IN OBTAINING AND STABILIZING COMPOSITIONS OF NANOEMULSIONS FOR COSMETICS, PHARMACEUTICAL AND FOOD INDUSTRIES Omsk State Technical University, Omsk, Russia Основой современных косметических и фармацевтических препаратов, а также пищевых композиций, являются эмульсионные системы. Дисперсные системы такого типа эффективны и удобны в применении благодаря способности солюбилизировать большие объемы масло- и водорастворимых биологически активных веществ (БАВ) и лекарственных субстанций, что обеспечивает перспективность их использования в медицине в качестве средства для целевой доставки лекарственных веществ, в фармацевтике и косметике, а также для синтеза наночастиц и др. В последнее время значительно возрос интерес к наноэмульсиям и способам их получения. Наноэмульсии – неравновесные системы, они не могут образовываться самопроизвольно [1-4], поэтому для получения таких дисперсных систем необходимо внесение энергии извне. Наноэмульсии образуются при использовании высокоэнергетических методов: механическое диспергирование, диспергирование под действием ультразвука, гомогенизация под давлением. Наряду с диспергационными методами получения наночастиц, связанными с применением высокоэнергетического оборудования, к числу перспективных относят низкоэнергетические химические методы с использованием самоорганизующихся коллоидных структур (СКС) (спонтанное эмульгирование, инверсия фаз при изменении температуры или состава). СКС представляют собой мицеллярные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), прямые (М/В) и обратные (В/М) микроэмульсии [4]. Обратная наноэмульсия является основой множественных эмульсий типа вода/масло/вода (В1/М/В2). Это строение имитирует аналог живой клетки. Сходство частиц дисперсной фазы множественной эмульсии с живой клеткой является не только структурным, но и функциональным [3], что и определяет широкий спектр применения дисперсных систем такого рода. Представленная работа является продолжением исследований, направленных на изучение возможностей получения наноэмульсионных биопрепаратов на основе экстрактов из доступного и недорогого отечественного сырья природного происхождения (донных отложений, смол, отходов нефте- и деревоперерабатывающей промышленности, сельского 267

хозяйства), а также с возможностью использования синтезированных препаратов в медицинских, фармакологических, лечебно-косметических целях и ветеринарии [5]. Биохимическая активность разрабатываемого наноэмульсионного биопрепарата, образованного двухслойными липидными оболочками, содержащими гидрофильную и липофильную области, которые можно обогащать необходимыми терапевтическими компонентами, регулируется и задается изначально в зависимости от поставленных задач. В качестве базового метода получения исходной водной и масляной фаз, обогащенных БАВ, в настоящее время отрабатывается методика двухфазной ультразвуковой экстракции БАВ из природного сырья. Последующая гомогенизация полученных экстрактов и дальнейшее ультразвуковое диспергирование частиц микроэмульсии позволяет достигать размеров частиц дисперсной фазы порядка 30-70 нм. Наноэмульсии получают при невысоких температурах (20-40°С) при использовании смеси ПАВ, концентрация которых составляет от 4 до 8 % об. от содержания дисперсной фазы, при этом необходимо обеспечить грамотный подбор ПАВ, обладающих высокой поверхностной активностью, наряду с безопасностью применения в косметических и фармацевтических технологиях. Одновременно изучается вопрос, связанный с проблемами стабилизации полученных наноэмульсионных биопрепаратов. Эмульгаторы и эмульгирующие смеси на основе ПАВ являются обязательными компонентами систем эмульсионного типа. Они в значительной степени определяют качество наноэмульсий: их стабильность, консистенцию, однородность структуры, кроме того следует учитывать влияние ПАВ на физико-химические свойства системы. За последние годы роль эмульгаторов еще больше возросла в связи с применением новых биологически активных веществ и специальных добавок, оказывающих значительное влияние на не только на устойчивость наноэмульсий, но и на их биохимические свойства. Литература 1. Носенко М.А. Подбор реагентов для экстракции биологически активных веществ из лекарственных трав//Материалы IV-ой междунар. науч.-практ. конф. «Здоровье и образование в XXI веке». – М., 2003. –С.460-461. 2. Двухфазная экстракция в получении лекарственных и косметических средств/ В. А. Вайнштейн, И. Е. Каухова. – СПб.: Проспект Науки, 2010. – 104с. 4. www.grumextract.ru/noga.shtml. 5. В.Н. Вережников. Организованные среды на основе коллоидных поверхностно-активных веществ. – Воронеж: Изд. Воронеж. гос. ун-та, 2008. 6. Шубенкова Е.Г., Азарова О.П. Исследование возможности использования природного сырья для получения нанолипосомальных препаратов. - Сборник трудов первой междунар. науч.-практ. конф. «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине». - СанктПетербург: Изд-во Политехнического университета, 2010. – Т.4. – С. 204-205. 268

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................................ 3 ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, БАЗЫ ДАННЫХ, РОБОТОТЕХНИКА, РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, ПРОГРАММИРОВАНИЕ, ИННОВАЦИИ INFORMATION AND COMPUTER TECHNOLOGY, COMPUTER SIMULATIONS, DATABASES, ROBOTICS, RADIOELECTRONICS, SCIENTIFIC INSTRUMENTATION, TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS, PROGRAMMING, INNOVATION ..................................................................................................................... 5 Кудинов А.П. ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ............................................ 5 Анашин В.С. МЕЖДУНАРОДНАЯ ГАРМОНИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКИХ САС КА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА AnashinV.S. INTERNATIONAL HARMONIZATION OF METODOLOGY OF GUARANTEEING HIGH PERIOD OF ACTIVE LIFE OF SPACECRAFTS UNDER THE IMPACT OF DESTABILIZING FACTORS OF SPACE ........................... 13 Бабич–Вепрева В.А. ДЕМОГРАФИЧЕСКОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА УРОВНЕ РЕГИОНА Babich-Vepreva V.A. DEMOGRAPHIC INFORMATION SOFTWARE OF MANAGEMENT DECISIONS ON THE REGION LEVEL ............................................................................ 19 Белозеров В.В., Олейников С.Н. ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Belozerov V. V., Oleinikov S.N. ABOUT ONE MODEL OF FIRE SAFETY ........................................................................ 24 Бондарь И.В., Веревкин Р.А. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОФИЛЕЙ ЗАЩИТЫ НА ОСНОВЕ «ОБЩИХ КРИТЕРИЕВ» Bondar I.V. THE QUALITATIVE ANALYSIS OF PROFILES OF PROTECTION BASED ON ISO 15408 ...................................................................................................................... 26 Бреус Я.М. РЕЙДЕРСТВО КАК МРАЧНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ СОВРЕМЕННОГО БИЗНЕСА 269

Breus Y.M. RAIDING AS GLOOMY REALITY MODERN BUSINESS............................................. 31 Гагаринский А.В., Ляшенко А.В., Еремин В.П., Рассудова Л.В. ПРИМЕНЕНИЕ ИМПРЕГНИРОВАННЫХ КАТОДОВ С ПРИСАДКОЙ MgO В МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ АМПЛИТРОНАХ Gagarinskiy A.V., Lyshenko A.V., Eremin V.P., Rassudova L.V. APPLICATION OF CATHODE IMPREGNATED WITH ADDITIVES MgO………..... 34 Гаджиев М.Д., Эльдаров Э.М. ВОПРОСЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ДАГЕСТАНА Hajiyev M.D., Eldarov E.M. ISSUES OF RADIATION SAFETY OF THE AIR BASIN IN DAGESTAN ………....... 38 Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н. МОДЕЛЬ ДЛЯ ПОИСКА ДЕЙСТВУЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, ПРЕДОТВРАЩАЮЩИХ РАЗВИТИЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ПРИ СТРЕССМОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Zhigacheva I.V., Burlakova E.B., Goloschapov A.N. MODEL FOR STUDY EFFECTIVE CONCENTRATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTENCES PREVENTING PATHOLOGICAL STATES UNDER STRESS ............. 40 Журавлёва Ю.Н., Микшина В.С. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КРАТКОСРОЧНОГО ИНВЕСТИЦИОННОГО ПОРТФЕЛЯ Zhuravleva J.N., Mikshina V.S. A MODEL OF DECISION-MAKING FORMATION OF SHORT-TERM FORMATION INVESTMENT PORTFOLIO .................................................................... 45 Захарчук О.Т. НОВЫЙ ПОДХОД ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОАГЕНТНЫМИ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ Zakcharchuk O.T. A NEW APPROACH TO CONTROL AUTOMATION FOR MULTI-AGENT ORGANIZATIONAL SYSTEMS ....................................................................................... 47 Казаков М.Г., Крючкова Е.Н. ПРОБЛЕМА АНАЛИЗА АУТЕНТИЧНОСТИ СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДСКОГО ЛАНДШАФТА Kazakov M.G., Kryuchkova E.N. AUTHENTIC ANALYSIS OF A COMPLEX OBJECTS SUCH AS AN URBAN LANDSCAPE ................................................................................................ 50 Карамышев Е.П. ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОГО ГРАФИКА В ЛИНГВИСТИЧЕСКОМ ПЛАНИРОВАНИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ Karamyshev E.P. 270

OPTIMIZING NETWORK GRAPHICS IN INDEPENDENT PLANNING LINGUISTIC TRAINING ................................................................................................... 52 Ким В.Л., Меркулов С.В., Чебуренко Д.С., Иванов М.Л. ИНДУКТИВНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕРВИЧНОГО ЭТАЛОНА ЕДИНИЦЫ ОСЛАБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 0 ДО 178 ГГц Kim V.L., Merkulov S.V., Cheburenko D.S., Ivanov M.L. INDUCTIVE VOLTAGE DIVIDERS IN NATIONAL PRIMARY STANDARD OF UNIT FOR ATTENUATION ELECTROMAGNETIC WAVES IN THE FREQUENCY RANGE FROM 0 TO 178 GHz .................................................................. 55 Коломенская Н.Г. МАРКЕТИНГОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ, ОКАЗЫВАЮЩЕГО УСЛУГИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА, НА ПРИМЕРЕ ОАО «РНИИ «ЭЛЕКТРОНСТАНДАРТ» Kolomenskaya N.G. MARKETING POLICY OF A COMPANY WHICH PRODUCES SCIENTIFIC AND TECHNICAL SERVICES, USING THE EXPERIENCE OF RSRI ELECTRONSTANDART .......................................................... 57 Корх А.В., Курочкин И.И. ВЫДЕЛЕНИЕ КЛАСТЕРОВ В СЕТЯХ МЕТОДОМ АГРЕГАЦИИ ДАННЫХ Korkh A.V., Kurochkin I.I. ALLOCATION OF CLUSTERS BY AGGREGATION METHOD IN THE NETWORKS ........................................................................................................................ 61 Майоров Е.Е., Машек А.Ч., Прокопенко В.Т., Ушверидзе Л.А., Хайдаров Г.Г. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ОСВЕЩЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО СИГНАЛА Majorov E.E., Mashek A.C., Prokopenko V.T., Ushveridze L.A., Khaydarov G.G. EFFECT OF ILLUMINATION GEOMETRY ON THE FORMATION OF THE INTERFERENCE SIGNAL ................................................................................................. 67 Мансуров Ю.Н., Чуднова О.А. ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ – ОСНОВА УЛУЧШЕНИЯ ПОДГОТОВКИ КАДРОВ Mansurov Yu.N., Chudnova O.A. INNOVATION - THE BASIS FOR IMPROVED TRAINING OF PERSONNEL………..70 Маслобоев А.В., Горохов А.В. КОМПЛЕКС МОДЕЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ Masloboev A.V., Gorokhov A.V. MODEL SUITE AND SOFTWARE TOOLKIT SYSTEM FOR REGIONAL SAFETY INFORMATION AND ANALYTICAL MANAGEMENT SUPPORT………...74 271

Мерзлова О.В., Ильиченкова З.В. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАПИСИ ШКОЛЬНИКОВ В ПЕРВЫЙ КЛАСС НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ Merzlova O.V. CREATION OF ALGORITHM OF REALIZATION OF ELECTRONIC RECORD OF SCHOOL STUDENTS IN THE FIRST CLASS ON THE BASIS OF INDISTINCT SETS ............................................................................................................. 78 Петраков С.А., Мурашов И.Д. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОРЕЗАНИЯ НА КАЧЕСТВО МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ИХ ЗАМОРОЗКИ Petrakov S.A., Murashov I.D. INSTALLATIONS HYDROCUTTING, AS MEANS OF BIOTECHNOLOGICAL PROCESSING OF RAW MATERIALS ............................................................................. 81 Петраков С.А., Мурашов И.Д. УСТАНОВКИ ГИДРОРЕЗКИ, КАК СРЕДСТВА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ Petrakov S.A., Murashov I.D. INFLUENCE OF TECHNOLOGY OF HYDROCUTTING AS MEANS OF BIOTECHNOLOGICAL PROCESSING OF RAW MATERIALS ................................... 82 Пидшморга Ю.В. РОЛЬ КОММЕРЧЕСКИХ КОММУНИКАЦИЙ В РАЗВИТИИ БИЗНЕСА И ОБЩЕСТВА Pidshmorga Y.V. ROLE OF COMMERCIAL COMMUNICATIONS IN BUSINESS AND SOCIETY........................................................................................... 85 Смирнова А.И., Дягилева А.Б. КОМПЛЕКСНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СТРУКТУР В ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫМИ ТЕРРИТОРИЯМИ Smirnova A.I., Diagileva A.B. COMPLEX DECISIONS ON THE USE OF ORGANIC AND MINERAL STRUCTURES IN THE TECHNOLOGY OF CONTROL OF URBAN TERRITORIES ........................... 87 Смолянкина Е.В., Пруданова Е.В., Родягина Ю.В., Федосеев Р.А. ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИННОВАЦИЙ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ МАШИНОСТРОЕНИЯ Smolyankina E.V., Prudanova E.V., Rodyagina Y.V., Fedoseev R.A. FEATURES OF INTRODUCTION OF TECHNOLOGICAL INNOVATIONS ON THE RUSSIAN MACHINE BUILDING ENTERPRISES ................................................. 89 Савлучинская А.В. БИЗНЕС-ИНКУБИРОВАНИЕ КАК АКТИВНЫЙ МЕТОД ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ – БУДУЩИХ МЕНЕДЖЕРОВ И ФАКТОР РАЗВИТИЯ НЕКОММЕРЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ 272

Savluchinskaya A.V. BUSINESS INCUBATOR AS THE ACTIVE METHOD OF TRAINING OF STUDENTS – FUTURE MANAGERS AND THE FACTOR OF DEVELOPMENT OF NON-PROFIT ORGANIZATIONS ................................................ 99 Самсонова Н.И. СИСТЕМА СОВРЕМЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЕМ Samsonova N.I. MODERN COMMUNICATIONS SYSTEM MANAGEMENT EDUCATION ………. 101 Сикерин А.В. ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ УТВЕРЖДЕНИЯ КАК СРЕДСТВО АНАЛИЗА ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ПОВЕДЕНИЯ МНОГОПОТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ Sikerin A.V. BOUNDING CONDITIONS AS TOOL FOR ANALYSIS OF DETERMINISTIC BEHAVIOR OF MULTI-THREADED INTERACTIONS .............................................. 103 Ткешелашвили Г.В., Дзоценидзе М.Д., Кипиани Л.Г., Паресишвили С.К. К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ Tkeshelashvili G., Dzotsenidze M., Kipiani L., Paresishvili S. ON ISSUE OF THE EVALUATION OF ECONOMIC EFFECT OF ENGINEERING DECISIONS ........................................................................................... 106 Ушаков А.П., Озеров А.В., Далингер Я.М., Петров А.И. ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ АВИАЦИОННЫХ ГТД Ushakov A.P. LASER BASED CONDITION DIAGNOSTIC TECHNOLOGY FOR AVIATION GAS TURBINE ENGINES................................................................................................ 112 Федченко А.М. ИНТЕРФЕЙС УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ Fedchenko A.M. COMPUTER CONTROL INTERFACEBASED ON THE ANALYSIS OF IMAGES ... 115 Цисык Р.О., Крючкова Е.Н. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СОБЫТИЙ И СООБЩЕНИЙ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Tsisyk R.O., Kruchkova E.N. A DISTRIBUTED REAL-TIME SYSTEM FOR HANDLING EVENTS AND MESSAGES ............................................................................................. 117 Шиянова Н.И., Мамцев А.Н. ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ТП СУШКИ МОЛОКА В SCADA-СИСТЕМАХ 273

Shiyanova N.I., Mamtsev A.N. SIMULATION MODELS OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF MILK DRYING IN SCADA-SYSTEM ....................................................................................... 120 Щеглаков Д.А., Лозгачев Г.И. БЕСПОИСКОВАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ В Shcheglakov D.A., Lozgachev G.I. AN EXTREMUM TRACKING CONTROL SYSTEM WITHOUT A PROBING SIGNAL.................................................................................... 124 Юдаков А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА НЬЮМАРКА ИНТЕГРИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ EULER Yudakov A.A. ANALYSIS OF NEWMARK'S NUMERICAL METHOD OF MULTIBODY MECHANICAL SYSTEMS DYNAMIC EQUATIONS INTEGRATION PERFORMED WITH EULER SOFTWARE .................................................................... 126 ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА И МАТЕМАТИКА, СПЕКТРОСКОПИЯ, АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, АСТРОНОМИЯ, РАДИОФИЗИКА, ХИМИЯ, ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, ГАЗОДИНАМИКА И ГИДРОДИНАМИКА THEORETICAL AND APPLIED PHYSICS AND MATHEMATICS, SPECTROSCOPY, ATOMIC AND NUCLEAR PHYSICS, ASTRONOMY, RADIO PHYSICS, CHEMISTRY, PHYSICAL CHEMISTRY, GAS DYNAMICS AND HYDRODYNAMICS ...................... ...................................................................... 135 Андросов А.В., Любимов Д.Ю. ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА ИЗ ДИОКСИДА УРАНА И СОВМЕСТИМОСТЬ С ТУГОПЛАВКИМИ МЕТАЛЛАМИ Androsov A.V., Lyubimov D.Yu. THE FISSION PRODUCTS INFLUENСE ON PHASE COMPOSITION OF DIOXIDE URANIUM FUEL AND COMPATIBILITY WITH REFRACTORY METALS ............ 135 Арестов С.И., Орликов Л.Н., Осипов В.В. СОЗДАНИЕ БЕСКАПЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПРОЗРАЧНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОЙ ДУГИ С КАТОДНЫМ ПЯТНОМ Arestov S.I., Orlikov L.N., Osipov V.V. THE CREATION OF ABSENT GROP ELECTRICAL COATING FROM PLASMA VACUUM ARC AND CATHODE SPOTS ..................................................... 143 Арестов С.И., Орликов Л.Н. ЭФФЕКТ ПОВЫШЕНИЯ СКОРОСТИ ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ НА ТЕНЕВОЙ СТОРОНЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ МИШЕНИ Arestov S.I., Orlikov L.N. 274

EFFECT INCREASE OF SPEED OF IONIC ETCHING OF THE DIELECTRIC FILM AT SHADY SIDE OF THE MULTICOMPONENT PURPOSE ........................... 145 Бекназарова С.С. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МЕДИАОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Beknazarova S.S. MATHEMATICAL MODEL OF QUALITY ASSESSMENT MEDIA EDUCATIONAL SYSTEM............................................................................................... 147 Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Емельяненко В.В., Никонов А.М., Ракитская Е.М. ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОСТИ ДИОКСИДА УРАНА НА ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ Vybyvanets V.I., Gontar A.S., Emelyanenko V.V., Nikonov A.M., Rakitskaya E.M. EFFECT OF POROSITY ON WATER ABSORPTION OF URANIUM DIOXIDE ....... 151 Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Гриднев А.А., Емельяненко В.В., Ракитская Е.М. ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРЕСС-ПОРОШКА ДИОКСИДА УРАНА НА ЭВОЛЮЦИЮ МИКРОСТРУКТУРЫ ТОПЛИВНОГО СЕРДЕЧНИКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТВЭЛА Vybyvanets V.I., Gontar A.S., Gridnev A.A., Emelyanenko V.V., Rakitskaya E.M. EFFECT OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTION OF DIOXIDE URANIUM PRESS-POWDER ON EVOLUTION OF HIGH-TEMPERATURE FUEL ELEMENT CORE MICROSTRUCTURE ........................................................................ 156 Дядюк М.Н., Касьяненко И.С., Алтухов В.И. Вигаев В.П., Калитка В.С., Саввин В.C. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ТАЛЛИЕВЫХ И ВИСМУТОВЫХ МАКРООБРАЗЦОВ ВТСП-КЕРАМИКИ С РЕКОРДНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Dyadyuk M.N., Kasyanenko I.S., Altukhov V.I., Vigaev V.P., Kalitka V.S., Savvin V.S. PREPARATION AND PROPERTIES OF THALLIUM AND BISMUTH MAKROSAMPLES HTSC-CERAMICS WITH RECORD CHARACTERISTICS ….... 162 Колесников Е.Г., Степанчиков П.А. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ КИСЛОРОДА В ЭМИТТЕР КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕРМОЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Kolesnikov E.G., Stepanchikov P.A. IONIC IMPLANTATION OF OXYGEN IN THE EMITTER AS A METHOD TO INCREASE A THERMIONIC CONVERTER EFFICIENCY ......................................... 169 Мурашова И.Б., Даринцева А.Б., Осипова М.Л. ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ КАК МЕТОД СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ДЕНДРИТНОГО МЕДНОГО ОСАДКА Murashova I.B., Darintseva A.B., Osipova M.L. IMPULSE ELECTROLYSIS AS THE METHOD OF STRUCTURAL STABILIZATION FOR DENDRITIC COPPER DEPOSIT ............................................. 172 Павлова А.В., Рубцов С.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ 275

СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МЕТОДА ФАКТОРИЗАЦИИ Pavlova A.V., Rubtsov S.E. STUDY OF STRESSES IN GEOLOGICAL STRUCTURES BASED ON DIFFERENTIAL FACTORIZATION METHOD ............................................................ 174 Ризаев И.С., Осипова А.Л. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОДХОД ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КЛАССИФИКАЦИИ Rizayev I.S., Osipova A.L. INFORMATIONAL APPROACH IN SOLVING CLASSIFICATION ........................... 177 Руднев С.В., Клишин А.П., Семухин Б.С., Верещагин В.И. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СТРУКТУР АЛЮМООКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ Rudnev S.V., Klishin A.P., Semukhin B.S., Vereshchagin V.I. MODELLING ELECTROMAGNETIC FIELDS OF STRUCTURES OF ALUMINUM OXIDE MATERIALS FOR CREATING NEW TREATMENT TECHNOLOGIES ....... 179 Сарычева И.Н.., Янушевич О.О., Минаков Д.А, Шульгин В.А., Кашкаров В.М. КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ Sarycheva I.N., Yanushevich O.O., Minakov D.A., Shulgin V.A., Kashkarov V.M. CONTACT METHOD OF REGISTRATION OF FLUORESCENCE WEAK SIGNALS .182 Стишков Ю.К., Чирков В.А., Агеев А.В. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭГД-НАСОСА ДИССОЦИАЦИОННОГО ТИПА В СИЛЬНО НЕОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ Stishkov Yu.K., Chirkov V.A., Ageev A.V. FEATURES OF DISSOCIATION EHD-PUMP OPERATION IN HIGHLY NONUNIFORM ELECTRIC FIELD ................................................................................ 187 ГЛАВА 3 ФИЗИКА И ХИМИЯ ПЛАЗМЫ, ФИЗИКА И ТЕХНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ, ОПТИЧЕСКИХ, СПЕКТРАЛЬНЫХ, ЛАЗЕРНЫХ И ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ЭЛЕКТРОНИКИ, В ТОМ ЧИСЛЕ И БОЛЬШИХ МОЩНОСТЕЙ, НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ PHYSICS AND CHEMISTRY OF PLASMA, PHYSICS AND TECHNOLOGY OF ELECTRIC DISCHARGES, OPTICAL, SPECTRAL, LASER AND PLASMA TECHNOLOGIES, ELECTRONICS, INCLUDING HIGH-POWER, NONDESTRUCTIVE TESTING AND DIAGNOSTICS ............................................. 190 Анахов С.В. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРА ШУМОИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМОТРОНОВ Anakhov S.V. FEATURES OF NOISE EMISSION SPECTRUM FOR PLASMOTRONS .................... 190 Богач А.В., Головкин Г.Я., Самусенко А.В., Стишков Ю.К. 276

ОСОБЕННОСТИ ОСЦИЛЛОГРАММ ТОКОВ ВЗРЫВНЫХ СТРИМЕРОВ Bogach A.V., Golovkin G.Ya., Samusenko A.V., Stishkov Yu.K. SOME PECULARITIES OF THE "EXPLOSIVE" STREAMER SCURRENT OSCILLOGRAMS ....................................................................................... 192 Бордулев Ю.С., Кудияров В.Н., Лидер А.М. ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОДОРОДА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ1-0 Bordulev Yu.S., Kudiyarov V.N., Lider A.M. APPLICATION OF THE AUTOMATED SYSTEM FOR THE STUDYING OF HYDROGEN INFLUENCE ON THE ELECTRICAL RESISTANCE OF THE TECHNICALLY PURE TITANIUM ................................................................................ 195 Гавриш С.В., Кобзарь А.И., Логинов В.В., Пучнина С.В. СИНТЕТИЧЕСКИЙ САПФИР - НОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОБОЛОЧЕК РАЗРЯДНЫХ ЛАМП Gavrish S.V., Kobzar A.I., Loginov V.V., Puchnina S.V. THE SYNTHETIC SAPPHIRE IS А NEW MATERIAL FOR ENVELOPE OF DISCHARGE LAMPS........................................................................................................ 198 Геладзе Е.Д., Геладзе Н.М. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ РАСЧЁТЫ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ Geladze T.D., Geladze N.M. PROBABILITY CALCULATIONS IN BUILDING STRUCTURES .............................. 200 Журавлев М.М., Королев А.В., Филимонов Е.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗМЕНЕНИЕМ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА Zhuravlev M.M., Korolev A.V., Filimonov E.V. MODELLING SURFACE HARDNESS BY CHANGING OF POWER LASER RADIATION ................................................................................... 205 Касьяненко И.С., Санкин А.В., Дядюк М.Н., Алтухов В.И. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ И ГЕТЕРОСТРУКТУР КАРБИДА КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА И МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ SiC Kasyanenko I.S., Sankin A.V., Dyadyuk M.N., Altukhov V.I. GROWTH OF SINGLE CRYSTALS AND HETEROSTRUCTURES OF SILICON CARBIDE AND THE METHOD OF INDUCTION HEATING MODELING SVOYCTV NANOMATERIALS BASED ON SiC ................................... 208 Нареклишвили Т.Г., Паресишвили А.К., Табатадзе Н.Н., Лежава Г.К. УСТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ Nareklishvili T.G., Paresishviili А.К., Tabatadze N.N., Lezhava G.К. DEFINITION OF CONCRETE STRUCTURES PARAMETERS APPLIED IN 277

HYDROTECHNICAL STRUCTURES WITH FIBER-OPTIC SENSORS ..................... 213 Николашкин С.В., Титов С.В. СВЯЗЬ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИНЫ С КВАЗИДВУХЛЕТНИМИ КОЛЕБАНИЯМИ ЭКВАТОРИАЛЬНОГО СТРАТОСФЕРНОГО ЗОНАЛЬНОГО ВЕТРА Nikolashkin S.V., Titov S.V. RELATIONSHIP THE AEROSOL OPTICAL DEPTH WITH QUASI-BIENNAL OSCILLATION OF THE EQUATORIAL STRATOSPHERIC ZONAL WIND ............ 217 Смирнов А.В., Мурашов И.Д. ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ В МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Smirnov A.V., Murashov I.D. APPLICATION OF THE LASER ARE SHARP IN THE MEAT INDUSTRY ………... 221 Твердохлебов С.И., Больбасов Е.Н., Мальчихина А.И., Шестериков Е.В. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ ПЛАСТИКОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ МЕТОДОМ ВЧМР Tverdokhlebov S.I., Bolbasov E.N., Malchikhina A.I., Shesterikov E.V. MODIFICATION OF FLUOROCARBON PLASTICS SURFACE FOR MEDICAL APPLICATION BY RFMS ............................................................................ 225 ГЛАВА 4. БИОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, МЕДИЦИНА, ГЕНЕТИКА, ЦИТОЛОГИЯ, БИОФИЗИКА, БИОТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАКОЛОГИЯ, ЗООЛОГИЯ, БОТАНИКА, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, ЭКОЛОГИЯ BIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, MEDICINE, GENETICS, ECOLOGY…………………………………………………………………………..…...228 Гилязева В.В. ВОЗМОЖНОСТИ МЕСТНОЙ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ПРИ ВЕДЕНИИ БОЛЬНЫХ КАРИЕСОМ ЗУБОВ В РЕАБИЛИТАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ Gilyazeva V.V. THE ABILITY OF LOCAL PATHOGENETIC THERAPY IN THE MANAGEMENT OF PATIENTS WITH CARIES DURING THE REHABILITATION PERIOD ................... 228 Кавалай А.В. РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ, СВЯЗАННЫХ С РАЗВИТИЕМ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ Kavalay A.V. GOVERMENT ROLE IN PHARMACEUTICAL INDUSTRY DEVELOPMENT ......................................................................................... 231 Кукелев Ю.В. СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ВЫТЯЖЕНИЯ НА ПЕТЛЕ ГЛИССОНА С ПОЗИЦИОННОЙ МОБИЛИЗАЦИЕЙ В ЛЕЧЕНИИ ОСТРОЙ КРИВОШЕИ Kukelev Y.V. THE METHOD OF POSITIONAL MOBILIZATION COMPARED WITH TRACTION ON GLISSON’S LOOP IN 278

A TREATMENT OF AN ACUTE STIFF NECK ............................................................. 233 Лешке Е.В. ИНСУЛЬТ У ПАЦИЕНТОВ МОЛОДОГО ВОЗРАСТА Leshke E.V. STROKE IN YOUNG PATIENTS .................................................................................... 236 Мамаева Л.Ж., Чочаева Ф.А., Биттуева М.М., Боготова З.И., Паритов А.Ю., Керефова М.К. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ РАКА ЖЕНСКОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ Mamaeva L.Zh., Chochaeva F.A., Bittueva М.М., Bogotova Z.I., Paritov А.U., Kerefova M.К. THE STUDY OF GENETIC FACTORS INFLUENCING THE OCCURRENCE OF CANCER OF THE FEMALE REPRODUCTIVE SYSTEM ..................................... 242 Обрубов О.П., Хомяков М.Р., Ткачев А.А. СИСТЕМА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ Obrubov O.P., Khomyakov M.R., Tkachev A.A. HIGH FREQUENCY HYPERTHERMIA SYSTEM ........................................................ 245 Пеленёва И.М., Мизёв А.И., Луцик А И. ДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕНЗИОМЕТРИЯ БАРБОТАТОВ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ОЦЕНКИ АНТИАТЕЛЕКТАТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГОЧНОГО СУРФАКТАНТА Peleneva I.M., Mizev A.I., Lucik A.I. DYNAMIC TENSIOMETRY OF EXHALED BREATH BARBOTATE FOR EVALUATION OF THE ANTIATELEKTATIC FUNCTION OF PULMONARY SURFACTANT ....................................................................................... 247 Россинская М.В., Бугаева М.В. РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ Rossinskaya M.V., Bugaeva M.V. DEVELOPMENT OF SYSTEM OF ENVIRONMENTAL MONITORING IN THE ROSTOV REGION ................................................................................................... 249 Рябиченко Т.И., Кулакова Ю.В., Косьянова Т.Г., Скосырева Г.А., Тимофеева Е.П., Карцева Т.В. АНАЛИЗ ГОСПИТАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ОРГАНОВ МОЧЕВОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ МИРНИНСКОГО РАЙОНА ЯКУТИИ Ryabichenko T.I., Kulakova Y.V., Kosyanova T.G., Skosyreva G.A., Timofeeva E.P., Kartseva T.V. ANALYSIS OF HOSPITAL MORBIDITY URINARY TRACT IN CHILDREN MIRNY REGION OF YAKUTIA ..................................................................................... 255 Скуридин В.С., Стасюк Е.С., Варламова Н.В., Нестеров Е.А., Рогов А.С., Садкин В.Л. РАЗРАБОТКА НОВЫХ НАНОКОЛЛОИДНЫХ РАДИОФАРМПРЕПАРАТОВ 279

ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОНКОЛОГИИ Scuridin V.S., Stasyuk E.S., Varlamova N.V., Nesterov E.A., Rogov A.S., Sadkin V.L. DEVELOPMENT NEW RADIOPHARMACENTICALS NANOCOLLOIDS FOR MEDICAL DIAGNOSIS IN ONCOLOGY ...................................................................... 257 Хрипунов А.К., Степанова Т.П., Антоненкова Е.В., Ткаченко А.А., Попов В.А. О НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВАХ ВОДЫ В НАНО-ГЕЛЬ-ПЛЕНКАХ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ GLUCONACETOBACTER XYLINUS Khripunov A.K. SEVERAL PROPERTIES OF WATER IN NANO-GEL-FILMS OF CELLULOSE GLUCONACETOBACTER XYLINUS ........................................................................... 261 Худякова Н.А. РАСПОЛОЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ У БЕЛОЙ МЫШИ ПРИ ДЕВИБРИССАЦИИ В РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ Hudyakova N.A. THE ARRANGEMEMT OF MOTOR REPRESENTATION AT THE WHITE MOUSE AT WHISKERS REMOVAL IN EARLY POSTNATAL ONTHOGENESIS ....................... 262 Чечель А.Ю. РАЗВИТИЕ НОВЫХ СВЕРХСКОРОСТНЫХ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Chechel A.Y. DEVELOPMENT OF NEW SUPERFAST METHODS OF INFURMATION TRANSFER .................................................................................... 265 Шубенкова Е.Г., Чжу О.П. РОЛЬ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЛУЧЕНИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ НАНОЭМУЛЬСИОННЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ КОСМЕТИЧЕСКОЙ, ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Shubenkova E.G., Chzhu O.P. THE ROLE OF SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES IN OBTAINING AND STABILIZING COMPOSITIONS OF NANOEMULSIONS FOR COSMETICS, PHARMACEUTICAL AND FOOD INDUSTRIES.................................. 267

280

Научное издание

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЭКОНОМИКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Том 2 Часть 1

Сборник статей

Под редакцией А.П. Кудинова

Технический редактор М.А. Кудинов

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Издательство Политехнического университета, 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Подписано 25.05.2012. Формат 6084/16. Усл. печ. л. 16,32. Тираж 500 экз. Заказ. 96

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного Оргкомитетом конференции в типографию Учреждения «Университетские Телекоммуникации» «Типография на Биржевой» 199034, СПб, В.О., Биржевая линия, д. 16. 281