Высокие технологии, экономика, промышленность, том 2, часть2 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 2 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 2: 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. – 212 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 2 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 восьмым 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 (Текст главы 1 см. в Первой части Второго тома) 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 (Текст главы 2 см. в Первой части Второго тома) 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, NON-DESTRUCTIVE TESTING AND DIAGNOSTICS (Текст главы 3 см. в Первой части Второго тома) ГЛАВА 4. БИОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, МЕДИЦИНА, ГЕНЕТИКА, ЦИТОЛОГИЯ, БИОФИЗИКА, БИОТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАКОЛОГИЯ, ЗООЛОГИЯ, БОТАНИКА, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, ЭКОЛОГИЯ BIOLOGY, PHYSIOLOGY, MEDICINE, GENETICS, CYTOLOGY, BIOPHYSICS, BIOTECHNOLOGY, PHARMACOLOGY, ZOOLOGY (Текст главы 4 см. в Первой части Второго тома)

ГЛАВА 5. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ТРАНСПОРТИРОВКА СЫРЬЯ, ЭНЕРГЕТИКА, МЕТАЛЛУРГИЯ, ХИМИЧЕСКАЯ И ТЯЖЕЛАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МАШИНОСТРОЕНИЕ, СУДОСТРОЕНИЕ, ТРАНСПОРТ EXTRACTION, PROCESSING AND TRANSPORTATION OF RAW MATERIALS, ENERGY, METALLURGY, CHEMICAL AND HEAVY INDUSTRY, MACHINE BUILDING, SHIPBUILDING, TRANSPORT

Абкарян А.К., Гордеев Ю.И., Зеер Г.М., Зеленкова Е.Г., Ковалевская О.В., Ерошкин А.Г. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ НАНОЧАСТИЦАМИ Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия Abkaryan A.K., Gordeev Y.I., Zeer G.M., Zelenkova E.G., Kovalevskaya O.V., Yeroshkin A.G. FORMED OF STRUCTURE ALUMINA, MODIFIED BY NANOPARTICLES Siberian federal university, Krasnoyarsk, Russia Введение В последнее время активно изучаются возможности использования наноразмерных нанопорошков для получения высокопрочных керамик. Однако решение этой задачи требует применения специального оборудования, оснастки (для синтеза нанопорошков, изостатического прессования, предварительной подготовки смесей и др.) и технологий, что приводит к увеличению стоимости материала и изделий. Исходя из проведенного анализа известных работ по составам и способам получения керамических материалов и на основе собственных результатов, полученных ранее [1–3], было выбрано в качестве перспективного направления использование керамических добавок нанопорошков А12О3f и ZrO2f. Частицы нанопорошков оксидов (в силу своих аномальных характеристик: высокая удельная поверхность, «энергонасыщенность», пониженная температура плавления и т.д.) способствуют упрочнению матричного материала, могут тормозить рекристаллизационные процессы, позволяют реализовать при уплотнении механизмы активированного спекания и, как результат, повысить весь комплекс физико-механических и эксплуатационных свойств. Цель работы – разработка экономичной технологии производства мелкозернистой корундовой керамики на основе глинозема с повышенными 6

механическими свойствами за счет модифицирующего воздействия добавок нанопорошков. Методики исследований Размеры, форма и морфология поверхности исходных порошковых материалов изучалась методами фотоседиментации и растровой электронной микроскопии (РЭМ). На керамических образцах в процессе спекания измерялась усадка; на спеченных образцах контролировалась плотность гидростатическим методом; проводились испытания прочности на изгиб, сжатие и модуль Юнга; определялись твердость по Виккерсу и коэффициент трещиностойкости (K1С) по методу Палмквиста; изучалась микроструктура образцов керамических материалов методами РЭМ. Изучение характеристик исходных порошковых материалов Технический глинозем производства Ачинского глиноземного комбината (АГК), порошки которого использовались в качестве матричного материала при отработке составов и технологий изготовления керамик, марки Г00 по ГОСТ 6912-74 состоит из агломератов со средним размером около 70 мкм (рис. 1 а, б). Агломераты формируются в процессе получения глинозема, имеют слабые связи между частицами, могут быть легко разрушены при незначительном внешнем механическом воздействии. Поэтому в технологический процесс введена операция предварительной подготовки – измельчение исходных порошков глинозема в шаровой планетарной мельнице. В результате такой интенсивной обработки (энергия до 10g) порошка глинозема Al2O3 дробятся на более мелкие частицы со средним размером около 7 мкм (рис. 2, 3). На рис. 1 в, г приведены микрофотографии частиц порошка глинозема после размола. По данным количественного рентгенофазового анализа содержание α-Al2O3 в глиноземе составляет – 38%.

а) х100

б) х500

120

dm/M *lnd

в) х100 г) х500 Рис. 1. Форма и размеры порошков «Оксидала-ГМ»: а, б – до размола; в, г – после размола

100 80

1,4 1,2 1 0,8

0,6 40

0,4

0,2

0 0

0,1

0,5

0,8

300 1000

d/мкм

Рис. 2. Гистограмма Рис. 3. Гистограмма распределения частиц глинозема Al2O3 распределения наночастиц Al2O3 по по размерам (после размола) размерам (седиментационный анализ) Такое структурное состояние является неприемлемым при производстве керамических материалов, поскольку наличие других фаз (γ и β) в процессе высокотемпературного спекания приводит к снижению качества. Поэтому необходимо производить обязательный отжиг глинозема для получения однородного по фазовому составу порошка (α-Al2O3). Отожженный (до α фазы) и дополнительно измельченный глинозем производится под торговой маркой «Оксидал-ГМ» и имеет средний размер около 3 мкм. Для получения керамических композитов в работе использовались также нанопорошки (рис. 4), полученные методом ударно-волнового синтеза [2].

а б Рис. 4. Электронно-микроскопические изображения нанопорошков: а - Al2O3f ; б - и ZrO2f Изучение влияния добавок наночастиц на свойства керамики Расчетными и экспериментальными методами была показана возможность получения керамики из бимодальных смесей на основе порошков Al2O3m, модифицированных наночастицами Al2O3 и ZrO2f. Индекс m – относится к порошку матричного материала, f – нанопорошку. В качестве матричной фракции (Vm) использовались порошки оксида алюминия «Оксидал – ГМ» (Россия) dcp=3 мкм. В качестве модифицирующих добавок – порошки оксида алюминия различной фазовой модификации (табл. 1). Предложена модель и методика расчета плотности керамических материалов из бимодальных смесей Al2O3m–Al2O3f–(ZrО2f ), которая основана на учете соотношений размеров матричных и нано- частиц и их объемного содержания. Таблица 1. Фазовый состав и средний размер исходных нанопорошков Порошки керамики Al2O3

Средний размер частиц, мкм 0,107

Удельная поверхность S, м/г 19,67

AlxO y N z А12О3

0,101 0,067

20,66 26

А12O3

0,006

180

тетр., куб.

0,030

куб.

0,006

180

ZrO2(Y2O3) ZrO2

Фазовый состав

Показано, что наиболее благоприятной, с точки зрения механизмов активированного спекания, является реализация структуры материала, в которой каждая частица матричного материала Al2O3m будет окружена монослоем наночастиц. Условие формирования активирующего спекание монослоя из наночастиц на поверхности матричного материала и получение плотной керамики требует соблюдения следующих соотношений: 9

β0·  (dm+df)3 = Nm·νm+Nm·νρ-Nf·νf;

νρ = 4π((Rm+h)3-Rm3)/3Rm ,

i 1

где β0 - коэффициент, определяющий форму структуры; h – толщина прослойки сформированной из монослоя наночастиц с размером df. Решая совместно эту систему уравнений, а также используя методики и расчетные формулы для бимодальных керамик (подробно приведены в [5]), можно определить оптимальные объемные области добавок модифицирующих наночастиц при различных соотношениях средних размеров частиц dm/df. Для определения оптимальных режимов спекания керамики из бимодальных смесей на основе «Оксидала-ГМ» были проанализированы кинетические кривые усадки для всех исследуемых составов. В качестве основных контролируемых параметров использовались значения плотности, трещиностойкости и твердости, микроструктура материала (рис. 5-7). В результате проведенных исследований с использованием различных методов: дилатометрии, измерения плотности и пористости (рис. 5), термоактивационного анализа (рис. 6), независимо были получены данные по характерным температурным диапазонам, хорошо согласующиеся между собой. Vр

ln(ln(VH/Vt)) 0 -1 -2 2 -3 -4 1 -5 -6 -7

40 30 20

0 0

90 Vf ,%

10-4T, 1/K

Рис. 5. Объем пор на различных Рис. 6. Изменение плотности керамик стадиях спекания: 1 – пористость Al2O3m–Al2O3f: 1-Al2O3m–25 % масс. прессовок; 2 – пористость образцов, Al2O3f; 2-Al2O3m–30 % масс. Al2O3f спеченных при 1200°С; 3 – пористость образцов, спеченных при 1400 °С; 4 – пористость образцов, спеченных при 1500 °С

HV, ГПа

К1С

3 Vf , % масс

5 0

2 0

масс 60 V75 f ,% 90

а б Рис. 7. Зависимость твердости (а) и трещиностойкости (б) керамики Al2O3m–Al2O3f от количества наночастиц Оценка величин кажущейся энергии активации Q для каждого из механизмов была проведена по методике, приведенной в работе [4]. Характерные графики изменения энергии активации с учетом наклона полиметрических кривых (рис. 6) позволяют рекомендовать для производственной технологии температурно-временные режимы спекания со ступенчатым поэтапным нагревом.

а б Рис. 8. Микроструктура керамики: а) А12О3m – нано-Al2O3f ; б) А12О3m – нано-ZrO2f Выдержка в области этих «реперных» температур позволяет завершить процессы гомогенизации, протекающие по различным механизмам массопереноса. Результаты сравнительного изучения основных физикомеханических характеристик керамик из смесей с бимодальным распределением частиц по размерам, полученных по 2 схемам нагрева, приведены в таблице 2. Используя режим ступенчатого нагрева, можно получить требуемый уровень плотности (около 0,95-0,97 от теоретической) при сохранении однородной мелкозернистой структуры (средний размер зерна 2-4 мкм), причем, конечная температура спекания составляет 1500oС.

Таблица 2. Физико-механические свойства керамики на основе Al2O3m- Al2O3f Свойства Линейный нагрев Ступенчатое спекание Размер зерна (d, мкм) 5-7 2-4 3 Плотность (ρ, г/см ) 3,89-3,91 3,89-3,91 Твердость по Виккерсу (HV, ГПа) 13,0-13,55 18,3-18,5 Трещиностойкость (К1с, 4-4,22 5,1-5,3 1/2 МПа·м ) Известным методом повышения прочности и трещиностойкости керамик композитов является армирование матричного материала Al2O3 нанодисперсными включениями ZrO2,частично стабилизированного оксидом иттрия за счет известных механизмов упрочнения, обусловленных Т-М переходом. Свойства керамики «Оксидал-ГМ» Al2O3–ZrO2(Y2O3) в зависимости от состава изменяются: модуль Юнга – 350–390 ГПа; трещиностойкость – 4–8 МПа·м1/2; прочность на изгиб – 300–600 МПа; твердость HV – 1600–2000 МПа. Исследованные керамические композиты, полученные по оптимальным температурно-временным режимам, имеют конечные средние размеры зерен матричной фазы в пределах 2–4 мкм, относительную плотность 0,95 от теоретической (табл. 3). Таблица 3. Физико-механические корундовой керамики

свойства

мелкозернистой

высокочистой

Свойство

Аппаратура измерений

Методика измерений

Содержание Al2O3, % масс. Плотность, г/см3 Модуль Юнга, ГПа Твердость по Виккерсу, ГПа Прочность при изгибе, МПа 25°С

D8 Advance Bruker

РФА

Значение показателя для керамики марки «ОксидалВК94-1* ГМ»-Нано А1203-Нано Zr02 99,4-99,9 94

ISO3369

3,8-3,9

3,8-3,85

300-330

410

ISO3738, ISO3878

16-18

ISO4505

400-600

Instron-1185 Твердомер ТП-7Р-1

Прочность на сжатие, МПа Вязкость разрушения, МПа*м½ Коэффициент термического расширения, 10-6/К (251000°С) Размер зерна, мкм

Instron-1185

400

500

4-5

Твердомер ТП-7Р-1

Метод Палмквиста

DIL-402C, Netzsh,

Дилатометрия 7,2-7,5

7,5-9

Микроскоп Методы РЭМ 2-4 JEOL JSM7001F *-значения показателей приведены по данным [6].

До 4

Выводы 1. Обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения физико-механических свойств керамических материалов на основе глинозема за счет введения в их структуру наночастиц. Определены оптимальные области добавок наночастиц и технологические приемы их однородного распределения в смеси, установлены закономерности формирования структуры, температурно-временные режимы спекания, обеспечивающие увеличение плотности, трещиностойкости, прочности модифицированных керамических материалов. 2. Экономическая эффективность использования наночастиц для повышения качества керамических материалов объясняется тем, что количество их добавок составляет проценты, а предлагаемые технологии изготовления практически не отличаются от традиционных. Литература 1. Андриевский Р.А. Состояние разработок и перспективы в области порошковых наноструктурных материалов/ Р.А. Андриевский// Материалы II Международной научно-технической конференции. Красноярск: КГТУ, КНЦ СО РАН, 1999.-С.190-196. 2. Белошапко А.Г., Букаемский А.А., Кузьмин И.Г., Ставер А.М.//Физика горения и взрыва-1993.-т.29.№6.-с.111-112. 3. Gordeev Y., Bucaemsky A., Seher G., Teremov S. Microstructure and properties of various cermets strengthening by ultrafine chock-wave particles//PM world congress and exhibition//Spain.-v.4.- 1998. – P. 140-146. 4. К вопросу об оценке трещиностойкости керамики из Si3N4 и ZrO2/ Г.А. Гогоци, В.И. Галенко и др. // Огнеупоры. - 1996. - №1. 5. Абкарян А.К. Моделирование процесса уплотнения керамик, получаемых из бимодальных порошковых смесей, содержащих наночастицы / А.К. Абкарян 13

// Всероссийская научно-техническая конференция (третьи Ставеровские чтения)», Красноярск, 2003. - С. 98-101. 6. Степанов Е.И., Григорьев М.В., Кирко В.И. Влияние добавок ультрадисперсного Al2O3 на физико-механические свойства корундовой керамики// Журнал Сибирского Федерального университета. Техника и технология, Красноярск, 2008. – 2, с.162-167.

Азизов А.А., Джаватов Д.К. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИПГ ДНЦ РАН, Махачкала, Россия Azizov A.A. EFFICIENCY OF THE USE OF GEOTHERMAL CIRCULATION SYSTEM Federal State Budget Institution of Science IPG DSC RAS, Makhachkala, Russia Современная энергетика, являющаяся одним из важнейших секторов экономики, в основном, базируется на невозобновляемых, традиционных источниках энергии. В мировом энергетическом балансе около 80% занимают ископаемые топлива (уголь, нефть, природный газ) [1]. Такое производство и потребление энергии является одним из факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду. Альтернативой в сложившейся структуре используемых источников энергии могут служить возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Одним из ВИЭ является геотермальная энергия. Перспективы использования и высокая эффективность термальных вод (ТВ) в качестве энергетических ресурсов не вызывают сомнения. Малые эксплуатационные затраты, высокая экономическая эффективность, преимущество комплексной эксплуатации и огромные запасы ТВ, с одной стороны, и все возрастающие трудности добычи традиционных топливных ресурсов, обусловленные ростом глубин залегания продуктивных пластов и перемещением их производства в труднодоступные районы, с другой стороны, создали объективные условия для развития геотермального производства. Использование ТВ преимущественно ориентируется на такие отрасли народного хозяйства, как: энергетика, коммунально-бытовые нужды и сельское хозяйство.

TЗ

TД

Рис. 1. Принципиальная схема ГЦС На рис.1 приведена принципиальная схема геотермальной циркуляционной системы (ГЦС). Данная технология добычи ТВ является наиболее прогрессивной, т.к. позволяет повысить степень извлечения из недр тепловых ресурсов и решить проблему экологической безопасности. Тепловой режим эксплуатации ГЦС с некоторыми упрощениями (дебиты нагнетательной и добывающей скважины равны; теплоемкость и плотность добываемой и закачиваемой воды равны; тепловыми потерями теплоносителя при транспортировке от добываемой скважины к потребителю и от потребителя к закачиваемой скважине будем пренебрегать; температура добываемой воды на забое и на устье равны (Т=Ту, так как на практике при достаточно больших дебитах разность эта незначительна, порядка 1-3 оС)), описывается следующей системой уравнений [2]: TЗ (t )  (T0  H  Г )  (TЗУ  T0  H  Г )  e 

T (t )  T З  (T ПЛ  T З )  e

 t  П  q

q t V К 

где Тз – температура закачиваемой ТВ на глубине (Н) скважины, °К; п – коэффициент, учитывающий теплоотдачу пород, Вт/(м2·°К); Т0 – температура пород на глубине нейтрального слоя, °К; H – глубина скважины, м; Г – геотермический градиент температуры, °К; Тзу – температура закачиваемой ТВ на устье скважины, °К; t – время, с; q – массовый дебит скважины, кг/с; Tпл – температура пластовой воды, °К; Vк – объем подземного котла, м3, ρ – плотности ТВ, кг/м3. Для повышения конкурентоспособности геотермальной энергии по сравнению с традиционными видами энергии необходимо повысить эффективность геотермального производства. Поэтому в качестве критерия оценки эффективности ГЦС рассмотрим критерий минимума капитальных затрат на буровые работы, который определяется следующим выражением [1]: F

10 3,5d 0,5  ( 2  S ( H )) 10 3,5d 0,5  ( 2  S ( H ))  , С  q  (Т д  Т зу ) W ПОЛ

(1)

где С – теплоёмкость термальной воды, Дж/кг·°К; Тд – температура термальной воды поступающая к потребителю, °К; Tзу – температура термальной воды, поступающей в закачиваемую скважину от потребителя, °К; Wпол – полная получаемая энергия, Вт. Постановка задачи. Необходимо определить оптимальное значение дебита (q), при котором можно получать максимум полезной энергии, в течение срока эксплуатации ГЦС (например, t=30 лет), с учетом минимизации капитальных затрат. Чтобы решить поставленную задачу примем следующее условие: температура закачиваемого теплоносителя на устье скважины (Tзу) спустя 30 лет не должна быть ниже задаваемого значения, например 30 °С. Для определения дебита (q), при котором количество энергии (Wпол) будет максимальным, можно воспользоваться выражением [2]: W

ПОЛ

 С  q    ((( T 0  H  Г ) 

 (T ЗУ  (T0  H  Г ))  e  (1  e

 q t VK  

)  TПЛ  e

 П t  q

 q t VK  

) ,

(2)

 TЗУ (t ))

где η – КПД, %. На практике дебит вертикальной скважины зависит от диаметра ствола. Зависимость дебита от диаметра скважины имеет вид [1]: 2      h    (P    H  g  PП ) , (3) q   B 0  ln

2R d

; PП  PТР  PФ ; где ρн и ρд – плотности добываемой и закачиваемой ТВ, кг/м3; H – глубина скважины, м; ΔP – перепад давления между давлениями на границе кругового контура питания и на стенке скважины, Па; ΔPп – гидравлические и фильтрационные потери давления, Па; µ – вязкость флюида, Па·с; R – радиус кругового контура питания, м; B0 – пластовый объемный фактор флюида; h – мощность водоносного пласта, м; κ – горизонтальная проницаемость пласта, м2; d – диаметр скважины, м. Гидравлические потери давления ΔPтр складываются из потерь в вертикальных стволах и наземном трубопроводе [1], по которому ТВ поступает потребителю и от потребителя обратно в пласт.    Н   Д

PТР 

8    G2 H H L (   C ), 2 5     d Н Д Д

(4)

Фильтрационные потери давления ΔPф в пласте определяются по формуле [1]: G  1 d PФ    ln , (5)    h   Н

2L

где Lс – длина наземного трубопровода, м; L – расстояние между скважинами, м; µ1 – вязкость закачиваемой воды, Па·с; d – диаметр скважины, м. Подставив (4) и (5) в (3), сделав некоторые преобразования, получим следующее выражение: q  F1(d )  q  F2 (d )  m1  0 , (6) 16

где

F1 

16    h  

  B0    d

 (2  H  L) ; F2  ln

R2 2



2 d ; m1  2      h    P  ln B0 2 L   B0

Решив уравнение (6) можно определить дебит ГЦС: q

 F2  F22  4  F1  m1 2F1

, (7)

Подставив выражение (7) в (2) и решив его, можно определить оптимальное значение диаметра скважины, при котором количество получаемой энергии будет максимальным. В реальных условиях, при эксплуатации ГЦС, часть получаемой энергии (Wпол – полная энергия отбираемая потребителем) расходуется на закачку (Wнаг – энергия, затрачиваемая на закачку) обратно в пласт отработанного теплоносителя. Эта энергия определяется следующим выражением [3]: WНАГ  q  (PН /  Н )

где ΔPн – перепад давления, который необходимо обеспечить между добычной и нагнетательной скважинами, Па. Следовательно, полезная энергия будет равна: WП  WПОЛ  WНАГ , (8) С учетом вышеизложенного, подставляем выражение (8) в знаменатель выражения (1). Минимизируя полученный функционал в программной среде EXCEL методом поиска решения были получены для месторождения Кизляр, оптимальные значения дебита при различных Tзу(t=30 лет). Параметры месторождения Кизляр: Tпл = 111 оС, H = 2890 м, h = 26 м, k = 0,54·10-12 м2, ∆P = 106 Па. Таблица 1. Результаты расчетов оптимальных параметров ГЦС для месторождения Кизляр при различных значениях Тзу(t) Тзу, °С d, м q, кг/с Wп, Вт F, отн.ед./КВт 10 0,10244 18,71 1182922 0,22 20 0,10142 18,57 942761 0,34 30 0,10037 18,40 730938 0,56 40 0,09924 18,18 546868 0,98 50 0,09797 17,89 389956 1,91 Также были получены зависимости полезной энергии (Wп) и удельных капитальных затрат (F) от температуры закачиваемой воды в конце срока эксплуатации скважины Tзу(t=30 лет): Wп=138,75·Tзу2-28143·Tзу+106 (R2 = 1) F=8·10-7·Tзу4-6·10-5·Tзу3+0,002·Tзу2-0,0201·Tзу+0,2628 (R2 = 1) Как видно из таблицы 1, с увеличением Tзу оптимальные значения диаметра скважины, а, следовательно, и дебита, уменьшаются. В свою очередь, это приводит к понижению получаемой полезной энергии, т.к. уменьшается отбор тепла, и, следовательно, к увеличению удельных капитальных затрат. 17

Поэтому вполне оправданным и необходимым является учет изменения температурного потенциала ТВ, в зависимости от интенсивности добычи. Литература 1. Джаватов Д.К. Математическое моделирование геотермальных систем и проблемы повышения их эффективности. – Махачкала: Институт проблем геотермии ДНЦ РАН, 2007. – 248 с. 2. Оптимизация параметров геотермальной циркуляционной системы в зависимости от динамики изменения температуры закачиваемой воды. Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов: Материалы III Школы молодых ученных им. Э.Э. Шпильрайна, 27-30 сентября 2010 г. / Под ред. д.т.н. А.Б. Алхасова. – Махачкала: ИП Овчинников (АЛЕФ), 2010. – 296 с. 3. Перспективы строительства ГеоТЭС на базе среднепотенциальных термальных вод: / Геотремия. Геотермальная энергетика. Сб. науч. тр./ Отв. ред. К.М. Магомедов; Институт проблем геотермии ДНЦ РАН. – Махачкала, 1994. – 210 с. 4. Алхасов А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии. – М.: Физматлит, 2008. – 376 с. Алифанов А.В.1, Милюкова А.М.1, Сотник Л.Л.2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РУБКИ В ШТАМПАХ ТОЧНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ПРУТКА 1 ГНУ «Физико-технический институт НАН Беларуси», г. Минск, 2 УО «Барановичский государственный университет», г. Барановичи, Республика Беларусь Alifanov A.V.1, Miliukova A.M.1, Sotnik L.L.2 OPTIMIZATION OF PROCESS OF CUTTING OF HIGH-PRECISION WORKS FROM BAR IN PRESS TOOLS 1 SSI «Physical-Technical Institute of National Academy of Sciences of Republic of Belarus», Minsk, 2 IE «Baranovichi State University», Baranovichi, Republic of Belarus Для успешной реализации процессов точной объемной штамповки большое значение имеют точность заготовок по объему и качество их торцевых поверхностей. Процесс рубки заготовок из прутка в штампах достаточно сложен, а качество их зачастую низкое, поэтому в большинстве случаев заготовки для точной объемной штамповки изготавливают на токарных полуавтоматах. Авторами рассматривается вопрос получения заготовок сколом в штампе. При разделении прутка на заготовки не следует добиваться идеального качества, например, введением значительного осевого поджатия. Достаточно ограничиться применением поддержки, предотвращающей изгиб отрезаемой заготовки и обеспечить оптимальный зазор между ножами по всему 18

контуру среза. В общем случае, процесс резки в штампах можно разделить на две характерные стадии: пластический сдвиг и последующий хрупкий скол. Процесс начинается с изгиба волокон металла в зоне предполагаемого среза, при этом, наряду с касательными напряжениями, в изогнутых волокнах возникают растягивающие напряжения, действующие вдоль данных волокон. По мере изгиба последних, величина растягивающих напряжений увеличивается, создавая условия для последующего хрупкого разрушения. Таким образом, в зоне среза существует сложная схема напряжений, а условие деформирования существенно отличаются от схемы чистого сдвига. Этим в значительной степени и объясняется неудовлетворительное качество среза при так называемой свободной рубке (рис. 1). Анализ показывает, что качество среза можно существенно улучшить, если уменьшить величину нежелательных растягивающихся напряжений. Наиболее эффективный способ уменьшения последних и улучшения качества среза – приложение дополнительной сжимающей нагрузки воль оси разрезаемого прутка. Этот способ обеспечивает получение идеально плоских торцов, но характеризуется низкой стойкостью инструмента и требует для своего осуществления весьма сложной и дорогостоящей оснастки.

Рис. 1. Схемы резки сколом, обеспечивающие оптимальный осевой зазор по всему корпусу среза: а—поясняющая явление начального отгиба свободного конца отрезаемой заготовки; б — с компенсацией изгибающего момента Уменьшение стойкости инструмента объясняется тем, что под действием осевой нагрузки свежесрезанная поверхность заготовки прижимается к задней кромке ножа, вызывая интенсивное тепловыделение. В результате металл заготовки приваривается к инструменту. Кроме того проявляется эффект заклинивания ножа. Поэтому способ резки с приложением дополнительной сжимающей нагрузки не находит широкого применения. Большую практическую ценность имеет способ резки, основанный на частичной компенсации растягивающих напряжений и учете особенностей развития трещин в случае хрупкого скола [1]. Уменьшение растягивающих напряжений при этом способе достигается предотвращением начального изгиба заготовки, а учет развития трещин сводится к обеспечению оптимального осевого зазора между режущими кромками по всему контуру среза. Как следует из рис.1, б, момент, изгибающий заготовку, составляет: 19

(1)

где s —истинный предел текучести; dF — элементарная площадка среза; z —осевой зазор в рассматриваемой точке контура;  — относительный зазор, рад. Для того чтобы предотвратить отгиб свободного конца отрезаемой заготовки, достаточно скомпенсировать изгибающий момент. Это достигается приложением к свободному концу поддерживающего усилия Р, направленного навстречу усилию резки (рис.1, б). Если зазор выполнен постоянным, Рис. 2. Способ заточки инструмента, обеспечивающий оптимальный осевой зазор по всему контуру среза: а—эллипсная заточка ножей профилированным кругом; б—угловая заточка минимальная соотношения:

величина

поддерживающего

усилия

P = Q(z + ) / l,

определяется

из (2)

где Q — усилие на ноже; l — расстояние от плоскости среза до точки приложения усилия поддержки. Развитие трещин при резке сколом начинается одновременно от обеих режущих кромок. Для каждой толщины материала существует своя минимальная величина зазора, при которой противонаправленные трещины встречаются в теле заготовки, а поверхность среза получается ровной, без вырывов и других дефектов. Величину осевого зазора при прочих равных условиях выбирают в зависимости от механических свойств разрезаемого материала. Установлено, в частности, что с уменьшением твердости осевой зазор следует увеличивать, поэтому качество среза на заготовках из материала, упрочненного калибровкой выше, чем при использовании горячекатаного проката [1]. Очевидно, что обеспечить оптимальный зазор по всему контуру среза при резке фасонных профилей сложнее, чем в случае резки листа или полосы. Сложность заключается в том, что зазор выполняется не постоянным, а имеет свою величину для каждой точки контура среза и приближенно описывается уравнением: z = z0 +  S (3) где z — осевой зазор в данной точке контура, мм; z0 — минимальный зазор, мм; S — толщина материала, мм. Для обеспечения оптимального зазора применяются два способа заточки ножей: так называемый эллипсный и угловой (рис. 2). Эллипсная заточка (рис. 2, а) используется только при резке круглый прутков. Кроме того, для ее 20

осуществления требуется точное профилирование заточного круга, что создает дополнительные трудности не только при изготовлении, но и при отладке штампа. Угловая заточка (рис. 2, б) применяется при заточке ножей любого профиля и осуществляется обыкновенным шлифовальным кругом с использованием синусной линейки. Переточка и корректировка зазора за счет изменения угла заточки не вызывают затруднений. Такая заточка инструмента не только повышает качество среза, но и существенно уменьшает усилие поддержки заготовки. Это усилие для случая резки круглого прутка можно определить по формуле: P = Q(0,151 z0*/l + 0,849 z*max/l)(1 +), (4) где z*max — величина осевого зазора в месте наибольшей толщины. При резке квадратного профиля предпочтение следует отдавать варианту расположения профиля, приведенного на рис. 2, б. Минимальное усилие поддержки при резке квадратного профиля по диагонали находится по уравнению: P = 2Q(z0/l + (z*max – z0)/3l)(1 +), (5) Усилие поддержки при резке многогранников рекомендуется определять по (4). При этом предпочтительнее вариант резки «на ребро». Не следует забывать, что по изложенной методике рассчитывается минимальное усилие поддержки, необходимое для качественного среза, когда геометрия ножей не искажена износом режущих кромок и направляющих устройств штампа. При проектировании штампов нужно предусматривать некоторый запас по усилию поддержки. Последнее обстоятельство обычно не усложняет конструкцию штампа, так как усилие поддержки на порядок меньше усилия резки, и обеспечение его необходимой величины – довольно простая задача. С учетом того, что материал в зоне среза упрочняется, необходимое усилие среза рекомендуется определять по формуле: Q  0,8вFсреза, (6) где в — предел прочности на растяжение, определенный при стандартных испытаниях; Fсреза — площадь поперечного сечения разрезаемого профиля. Таким образом, авторами предложен эффективный метод получения качественного среза точной прутковой заготовки, используемой для холодного процесса точной объемной штамповки, заключающийся в обеспечении поддерживающего усилия свободного конца заготовки. Выведены расчетные формулы для определения поддержки и необходимого усилия резки прутка сколом. Литература 1. Оленин Л.Д., Дериволков Д.И., Галкина Л.С. Резка заготовок с частичной компенсацией растягивающих напряжений // Совершенствование процесса объемной штамповки. – М.: Машиностроение. – С. 113–120.

Арончик Э.Б., Поспелов А.С. ПРЕЦИЗИОННЫЙ ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ ЗАО “НПЦ” Аквамарин”, С.-Петербург, Россия Aronchik E.B., Pospelov A.S. PRECISION FLUID FILLER JSC “SPC” Aquamarine”, St. Petersburg, Russia На данный момент в специализированных отраслях требуется прецизионно определить уровень жидкости в прозрачных сосудах. Оптимальным способ для определения уровня жидкости является применение мерных линеек. Для формирования мерных линеек предлагается использовать прецизионный дозатор жидкости, который имеет возможность определить уровень жидкости в сосуде с точностью до 1 мл. Принцип работы дозатора: 1. С помощью насоса налить в сосуд 1 мл жидкости, точность налива достигается за счет применения счетчика расходомера воды выдающего 20000 импульсов на литр. 2. Опустить с помощью шагового двигателя в сосуд щуп, щуп представляет собой два провода, которые при соприкосновении с жидкостью замыкаются за счет проводимости жидкости. 3. Сигнал замыкания останавливает шаговый двигатель. 4. Шаговый двигатель передает количество произведенных шагов в компьютер для обработки. 5. Далее выше описанный цикл повторяется необходимое количество раз. 6. После окончания необходимого количества циклов, компьютер обрабатывает полученную информацию и формирует мерную линейку. Применение щупа является наиболее оптимальным методом определения уровня жидкости, т.к. он лишен недостатков, которые имеются у других методов. Применение лазерного дальномера в данном случае невозможно, т.к. луч лазера частично рассеивается в жидкости, и отраженного луча не хватает для проведения измерений. Также лазерные дальномеры не обладают достаточной точностью измерений. Использование такого способа, как фотоконтроль, требует сложной компьютерной обработки полученного изображения. Поплавковый способ определения уровня жидкости может быть применен только совместно с лазерным дальномером или фотоконтролем. Полученные мерные линейки могут использоваться в химических лабораториях для определения остатков уровня реагентов в колбах и других прозрачных сосудах.

Барчуков Д.А., Лаврентьев А.Ю., Зубков Н.С., Цыгвинцев А.В. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАПЛАВЛЕННОГО ИНСТРУМЕНТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Тверской государственный технический университет, ОАО «Центросвармаш», Тверь, Россия Barchukov D.A., Lavrentyev A.U., Zubkov N.S., Tsygvintsev A.V. PERFECTION OF TECHNOLOGY OF MAKING OF WELDING TOOL WITH THE USE SURFACE PLASTIC DEFORMATION Tver State Technical University, Tsentrosvarmash, Tver, Russia Работоспособность наплавленного быстрорежущей сталью инструмента определяется свойствами наплавленного металла и механическими характеристиками основного металла. В качестве основного металла чаще выбирают среднеуглеродистые и среднеуглеродистые низколегированные качественные конструкционные стали 40, 45, 40Х, 38ХС, 30ХГСА, 35ХГС и др. В состоянии поставки эти стали имеют достаточно низкие значения σв и σт и могут ограниченно применяться при изготовлении наплавленного инструмента, а при изготовлении наплавленных токарных прорезных и отрезных, автоматных пластинчатых резцов их применение в состоянии поставки не представляется возможным. Максимальные значения σв и σт стали приобретают после закалки и низкого отпуска [1], и, хотя они не достигают значений, характерных для быстрорежущих сталей после упрочняющей термической обработки, альтернативы им при изготовлении наплавленного инструмента практически не существует. После наплавки с получением наплавленного металла в закаленном состоянии структура наплавленного металла состоит из мартенсита, карбидов и остаточного аустенита. Твердость наплавленного металла не достигает максимальных значений из-за высокого содержания остаточного аустенита. Остаточный аустенит устраняют выполнением трехкратного высокотемпературного отпуска при температуре 540-580 °С. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость) [2]. При выполнении высокотемпературного отпуска прочностные характеристики корпуса наплавленного инструмента, предварительно закаленного и отпущенного при 180-200 °С, будут снижаться [1]. Достичь полного превращения остаточного аустенита можно за счет проведения поверхностного пластического деформирования (далее – ППД) наплавленного металла в процессе наплавки при охлаждении в температурном интервале сверхпластичности при мартенситном превращении аустенита. В этом случае твердость наплавленного металла повысится, и станет возможным выполнение однократного отпуска. Его основной целью станет снятие внутренних напряжений, возникших в результате выполнения наплавки, закалки наплавленного металла при наплавке и ППД. Температура 23

однократного отпуска назначается, исходя из требуемых значений прочности корпуса инструмента, которые зависят в основном от конструкции инструмента и условий его нагружения в процессе эксплуатации. Предварительно образцы из стали 30ХГСА подвергали закалке от 880°С в масле и последующему низкому отпуску при 180 °С. На заготовки выполняли наплавку порошковой проволокой ПП-Р2М8 диаметром 1,2 мм в защитной среде аргона, параметры режима наплавки: I=180А; U=18 В; V=10,2 м/ч. Температуру наплавленного валика при его охлаждении контролировали пирометром инфракрасным Т1315. При достижении температуры около 300°С выполняли ППД перфоратором при перемещении бойка с твердосплавным наконечником в осевом направлении по нормали к деформируемой поверхности с энергией удара 2-2,4 Дж. Деформирование прекращали при достижении температуры валика 50°С. Наплавленные заготовки после выполнения ППД подвергали отпуску при температуре t=180°С. Из полученных образцов, разрезая их на части, изготавливали шлифы в оправке для исключения заваливания кромок (рис.1а). Было установлено, что твердость наплавленного металла после наплавки без ППД и низкотемпературного отпуска составила 720-740 HV, после ППД и низкотемпературного отпуска – от 940 HV на поверхности наплавленного металла до 730 НV в начале зоны сплавления (рис.1б). HV 1000,0 900,0 1 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0

без ППД

0,05 0,15 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5

с применением ППД

Расстояние от поверхности наплавленного металла, мм

Рис. 1. Образец для измерения твердости: 1 – оправка, 2 – наплавленный металл, 3 – основной металл (а) и значение твердости по глубине наплавленного и основного металла (б) Твердость основного металла на образцах, подвергнутых ППД и низкотемпературному отпуску, на 10-60 HV выше, чем у образцов, подвергнутых только наплавке. Применение ППД наплавленной быстрорежущей стали позволяет отказаться от трехкратного 24

высокотемпературного отпуска, сохраняя механические характеристики стали 30ХГСА, приобретенные после ее закалки и низкотемпературного отпуска. Литература 1. Справочник по конструкционным материалам: Справочник / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др.; Под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 640 с. 2. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. – М.: Металлургия, 1983. – 527 с.

Бочков Н.А., Гонтарь А.С., Парамонова И.В., Ястребков А.А. ВЫБОР И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ПРУЖИН ДЛЯ ТВЭЛА КОСМИЧЕСКОЙ ЯЭУ ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ", Подольск, Россия Bochkov N.A., Gontar A.S., Paramonova I.V., Yastrebkov A.A. SELECTION AND CHEMICAL-THERMAL PREPATION OF SPRINGS MATERIAL FOR SPACE NPP FUEL ELEMENTS FSUE "SRI SIA "LUCH", Podolsk, Russia В настоящее время для энергообеспечения космических аппаратов в широком диапазоне мощностей в качестве перспективной рассматривается компактная и эффективная ЯЭУ на основе термоэмиссионного реакторапреобразователя со встроенными в активную зону электрогенерирующими каналами (ЭГК), в которых конструктивно объединены термоэмиссионный преобразователь и твэл [1]. В разрабатываемой ЯЭУ повышенной мощности ЭГК состоят из последовательно соединенных электрогенерирующих элементов (ЭГЭ), в каждом из которых фиксация тепловыделяющего сердечника в виде столба таблеток обеспечивается размещением у торцевых крышек твэла тарельчатых пружин. Пружины должны выполнять роль демпфера при стартовых динамических нагрузках и компенсатора термических расширений сердечника при последующем выходе ЭГК на рабочий режим [2]. Для выполнения этих функций в качестве материала пружин выбран вольфрам-рениевый сплав (ВР-27), имеющий высокие характеристики кратковременной прочности. Тем не менее, поскольку при подготовительных технологических операциях твэл подвергается кратковременным нагревам до 1500 оС и 1700 оС, появляется пластическая деформация пружин и, соответственно, в твэле образуется осевой зазор величиной 0,8-0,9 мм. Однако последующие динамические испытания ЭГК показали, что топливные таблетки и пружины в этом случае сохраняют свою целостность, т.е. пружины успешно выполняет функции демпфера и компенсатора. В то же время, использование сплава ВР-27 в составе разрабатываемого реактора на промежуточных нейтронах приводит к заметным потерям реактивности из-за присутствия в сплаве рения [3]. 25

Таким образом, возникает задача поиска материала с относительно низким сечением захвата тепловых нейтронов и комплексом механических свойств, обеспечивающих работоспособность фиксирующего устройства в виде тарельчатых пружин. Требования к механическим свойствам искомого материала могут быть получены на основе расчетного анализа результатов динамических испытаний ЭГК с пружинами из сплава ВР-27. Вывод уравнений, описывающих поведение пружин при виброударных нагрузках модулей, проводили методом, изложенным в работе [4] с рядом упрощающих предположений. Модель модуля представляли в виде замкнутой цилиндрической оболочки, содержащей топливный сердечник и два пакета пружин на внутренних поверхностях крышек твэла. Выделили две основные формы движения сердечника в оболочке. Первая – это свободное движение вверх или вниз в интервалах между двумя последовательными соударениями с пружинами. Вторая форма – это движение сердечника во время его контакта с пружиной, сопровождающееся деформированием пружин. Оно определяется жесткостью пружин С, соотношением величин и взаимным направлением скоростей сердечника и пружин в начале их контакта. Поскольку элементы модуля не скреплены друг с другом, то после потери контакта пружин с сердечником колебания пружины почти мгновенно затухают, поэтому последующее соударение не приводит к развитию деформации пружины, полученной от предыдущего. Составив уравнения движения указанных форм движения, а также описав условия равенства координат и скоростей пружин и топлива в начале и в конце их контакта и используя условия периодичности движений, получили систему трех уравнений с тремя неизвестными: W - амплитуда сжатия пружины,  сдвиг фаз колебаний смещения и силы и tо – время сжатия пружины. Решение системы описывает периодическое движение сердечника в условиях виброударного нагружения.

Здесь i – целое число, удовлетворяющее неравенству: i < 0.5·  · l < i + 1. h

2 o S 2 С ;   ; s  ; о  to ;0  2 2 0    a m

 = 2 - круговая частота,  - частота вынужденных колебаний, a - амплитуда вибрационного ускорения, m – масса сердечника, l - кратность периодов движения сердечника и вынужденных колебаний, S – величина осевого зазора. В расчете принимали, что величины частот  при динамических нагрузках меняются в интервале от 5 до 2000 Гц, а амплитуды ускорений a - до 12 g. 26

Величину жесткости пружины определяли экспериментально из ее диаграммы деформирования при сжатии и получили равной 400 Н/мм. Вес сердечника принимали равным 130 г [2]. Решение задачи проводили для случая нулевого и миллиметрового осевого зазора между элементами модуля. Расчет показал, что наличие начальных зазоров суммарной величиной до одного миллиметра практически не влияет на динамическую прочность пружин из сплава ВР-27, что наибольшее динамическое сжатие происходит при меньших частотах вибрации, и максимальное значение амплитуда сжатия WД вольфрам-рениевой пружины равно 110 мкм. При достижении частотами резонансных значений величина сжатия имеет лишь небольшое относительное повышение, что обусловлено быстрым затуханием собственных колебаний пружин после отрыва топливного сердечника. Величина сжатия при статическом нагружении, равная амплитуде WД, достигается при эквивалентной нагрузки: Рэ  С  WД = 44 Н. Статический предел пропорциональности, полученный из диаграммы деформирования пружины при сжатии равен 80Н. Следовательно, при стартовых нагрузках вольфрам-рениевые пружины имеют 1,8-кратный запас прочности. Исследования ЭГК после динамических испытаний подтвердили расчетные оценки, не выявив фактов разрушения ни пружин, ни топливных таблеток. Таким образом, требования, которым должны удовлетворять механические свойства пружины из альтернативного материала, – это сохранение способности после технологических отжигов упруго деформироваться при сжатии до нагрузок не менее 80 Н и иметь почти двукратный запас динамической прочности. В качестве альтернативных материалов исследовались такие материалы как Ta, Nb, Mo, W, молибденовые сплавы ВМ-1 и ЦМ-2 и вольфрамовый сплав, легированный малыми количествами силикатов алюминия и калия. Все они были забракованы после высокотемпературных отжигов: Ta, Nb - по причине изменения формы, остальные – из-за прошедшей рекристаллизации. Рекристаллизация привела к потере волокнисто-деформированной структуры материала и, как следствие, к снижению упругих свойств и охрупчиванию пружин, приводящему к их разрушению при нагрузках меньших 80 Н. Повышение температуры рекристаллизации материала до ~ 17000С с сохранением волокнисто-деформированной структуры должно повысить упругие и прочностные свойства пружины после отжига. Известно, что рекристаллизованные сплавы можно упрочнять с помощью внутреннего азотирования [3]. В настоящей работе предпринята попытка азотированием пружин из сплавов ВМ-1 и ЦМ-2 повысить температуру рекристаллизации сплавов, сохранив их деформированную, волокнистую, структуру и, тем самым, увеличить остаточную упругость и прочность пружин. 27

Изготовленные из сплавов ВМ- 1 и ЦМ-2 пружины в исходном состоянии имели волокнисто-деформированную структуру (рис.1). Структурные исследования проводили в поперечном сечении образцов после травления Мураками. На этих же поверхностях определяли миротвердость с использованием прибора ПМТ-3 при нагрузке 50 г.

Рис. 1. Микроструктура сечения пружины а – из ВМ-1, б – из ЦМ-2 в исходном состоянии Температуру рекристаллизации сплавов (около 1200 оС) установили по характеру изменения микроструктур и величин микротвердостей в зависимости от температуры отжигов. Азотирование проводили в печи установки 1246Р-2/2300. Из исследования влияния высокотемпературных отжигов 1500 и 1700оС на характер изменений микроструктур и величин микротвердостей азотированных пружин выбрали оптимальный, многоступенчатый, режим азотирования, который обеспечивал после отжигов сохранение волокнистой структуры. Имитацию теплового расширения топливного столба при отжигах осуществляли в специальной оснастке поджатием пружин на заданную величину. Азотированные пружины после отжигов с поджатием были подвержены дополнительным испытаниям на сжатие до упора при комнатной температуре. Результаты анализа состояния пружин после испытаний показали, что азотирование по выбранному режиму повышает температуру начала рекристаллизации вплоть до 1700оС и сохраняет волокнистую структуру сплавов ВМ-1 и ЦМ-2 (рис. 2). При этом каких-либо форм разрушений у пружин не было выявлено, даже у пружины, в поверхностных слоях которой обнаружено начало рекристаллизации (рис.2а).

а б Рис. 2. Микроструктура сечения пружины а – из ВМ-1, б – из ЦМ-2 после азотирования и последовательных отжигов при 1500 и 1700оС 28

Величины эквивалентной нагрузки, статического предела пропорциональности, максимальной амплитуды сжатия Wд пружин из рассматриваемых материалов приведены в таблице 1. Из нее видно, что деформирование пружин при виброударном нагружении происходит в упругой области и с двойным запасом прочности. Таблица 1. Запас динамической прочности тарельчатых пружин при виброударном нагружении ЖестЭквиваСтатический кость лентная Запас Материал . предел пропорц. С, нагрузка, прочности пружин Рпр, Н Н/мм Рэ, Н ВР – 27 400 44 80 1,8 ЦМ – 2 750 53 110 2,16 ВМ - 1 1000 60 115 1,9 Таким образом, установлено, что предлагаемый режим азотирования повышает температуру рекристаллизации сплавов ВМ-1 и ЦМ-2 почти в полтора раза, а азотированные пружины из этих сплавов могут быть использованы в твэле космической ЯЭУ. Литература 1. Пономарев-Степной Н.Н. Ядерная энергетика в космосе // Атомная энергия. 1989, т.66, вып.6, с.371-374. 2. Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Еремин С.А. и др. Базовый электрогенерирующий канал двухрежимных термоэмиссионных ЯЭУ. Научнотехнические проблемы разработки и создания // В сб. Докладов: Международная конференция "Ядерная энергетика в космосе – 2005", МоскваПодольск, 2005, т.1, с.79-83. 3. Компаниец Г.В., Демин В.Е., Лобынцев В.А., Глушков Е.С. Обоснование выбора материала пружин топливных таблеток РП-50. Отчет ЗАО "НП Энерготех", № НПЭ-04/001-02, 2004. 4. Вибрация в технике. Т.2. Под редакцией И.И. Блехмана. М., «Машиностроение»,1979 г., 351 с. 5. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В. Внутреннее окисление и азотирование сплавов. М., «Металлургия», 1979. 200 с.

Виноградов А.А., Курчина О.Н. РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩИХ ЭФФЕКТОВ ПО НАПРЯЖЕНИЮ СОВРЕМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова, Белгород, Россия 29

Vinogradov A., Kurchina O. CALCULATION ADJUSTING EFFECT ON VOLTAGE OF THE MODERN SOURCES OF THE LIGHT The Belgorod state technological university of V.G.Shuhov, Belgorod, Russia УДК 621.31.003 Ключевые слова: регулирующий эффект, активная, реактивная мощность, источники света, влияние на качество электроэнергии, математическое моделирование. В работе приведены результаты расчета регулирующих эффектов активной и реактивной мощности современных источников по результатам исследования их при различных напряжениях питающей сети. Keywords: the regulative effect, active, reactive power, the sources of the light, influence upon quality of the electric powers, mathematical modeling. In work are brought results of the calculation adjusting effect active and reactive power of the modern sources on result of the study them under different voltages supplying network. Регулирующим эффектом нагрузки называют степень изменения активной и реактивной мощностей нагрузки при изменении напряжения или частоты. В данной работе выполнен расчет регулирующих эффектов активной и реактивной мощности pU , qU для источников света, которые пользуются наибольшим спросом на рынке - это светодиодный светильник (СЛ) 12 Вт, галогенная лампа (ГЛ) MR11 12/20W GU4 Navigator, компактная люминесцентная лампа (ККЛ) 9 Вт и индукционная лампа (ИЛ) LVD JX 23W лампы. Экспериментальные исследования с перечисленными источниками света проводились на установке с регулируемым источником напряжения. Напряжение изменялось на ±23% от номинального напряжения осветительных приборов с шагом в 1 В. Результаты изменений напряжения U, активной P и реактивной Q мощности ламп фиксировались при помощи Энергомонитора 3.3 Т1. Регулирующие эффекты P(U) и Q(U) по напряжению с достаточной точностью можно представить степенными функциями вида [1,2]: ( )=

; ( )=

(1)

Расчет показателей степеней pU и qU выполнен путем минимизации суммы квадратов отклонений аналитических значений P и Q, вычисленных по (1) при соответствующем значении U, от их измеренных значений. Значения P0 , Q0 принимались равными измеренным при номинальном напряжении U0 = 220 В. Решение задач минимизации произведены в программе Microsoft Office Excel (Поиск решения) (рис.1).

Рис. 1. Вычисление регулирующего эффекта при помощи команды «Поиск решения» Рассчитанные регулирующие эффекты активной и реактивной мощности исследованных ламп приведены в табл. 1, а графики изменения P(U) и Q(U) показаны на рис. 2–9. Таблица 1. Значение регулирующего эффекта Тим источника света (ИС) или осветительного устройства (ОУ) Светодиодная Галогенная (без трансформатора) Компактная люминесцентная (КЛЛ) Индукционная

Регулирующий эффект по активной мощности, -0,27535 1,697946

по реактивной мощности, -0,07436 1,521096

1,505799

0,957013

-0,25235

0,958144

Светодиодная лампа

Рис 2. Регулирующий эффект по активной мощности СД

Рис. 3. Регулирующий эффект по реактивной мощности СД 31

Галогенная лампа

Рис. 4 Регулирующий эффект по реактивной мощности Рис. 5. Регулирующий эффект по ГЛ реактивной мощности ГЛ

Рис. 4. Регулирующий эффект по активной мощности ГЛ Компактная люминесцентная лампа

Рис 6. Регулирующий эффект по реактивной мощности КЛЛ

Рис 7. Регулирующий эффект по реактивной мощности КЛЛ

Индукционная лампа

Рис 8. Регулирующий эффект по реактивной мощности ИЛ

Рис 9. Регулирующий эффект по реактивной мощности ИЛ

В графиках по оси абссцис отложено напряжение на лампе, а по оси ординат ее активная или реактивная мощность. Из-за наличия пускорегулирующей аппаратуры реактивные мощности светильников, за исключением ККЛ отрицательные, т.е лампы являются источниками реактивной мощности и, что особенно важно, при снижении напряжения сети их реактивная мощность возрастает, что препятсвует снижению напряжения, а при увеличении сетевого паряжения она снижается, что препятствует его росту. Регулирующий эффект сетодиодной лампы близо к нулю, в то время как все остальные, в особенности ККЛ и ГЛ, имеют регулирующие эффекты превышающие единицу. При значительном количестве таких ламп их влияние на уровни напряжения и на его качество будут значительными. Литература 1. Berg G.J. Power-system load representation. “Proc. Inst. Elect. Eng.”, 1973, 120, pp. 344-348. 2. Виноградов А.А., Новиков А.С. Способы уточнения математического описания при исследовании погрешностей расчета установившихся и оптимальных режимов электрических систем. – Сб. науч. труд. Вопросы применения математических методов при управлении режимами и развитием электрических систем. – Иркутск, политехн. ин-т, 1974, с.70-80.

Ботвенко С.И. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТЕЛАХ КАНОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия Botvenko S.I. DISTRIBUTION OF TERMAL RESIDIAL STRESSES IN THE PART OF SIMPLE FORM Irkutski State Technical University, Irkutsk, Russia Существующие методы определения термических (закалочных) остаточных напряжений в телах канонической формы (цилиндр, брус, пластина) и, тем более, в деталях сложной формы не всегда отвечают требованиям по точности измерений, функциональной пригодности, достоверности полученной информации. Для того, чтобы определить действительную величину остаточных напряжений на поверхности и их реальное распределение, рассмотрим пластину с размерами Н×B×L (под пластиной понимаем тело призматической формы, у которого Н и В величины одного порядка), в которой после закалки наведены сжимающие остаточные напряжения на поверхности и растягивающие в центральной части. Представим, что в пластине параллельно плоскостям ZOX и ZOY имеем типичные эпюры усредненных остаточных напряжений от термообработки (закалки), которые опишем параболами второй

степени (рис. 1). Согласно системе координат, принятой на рис. 1, уравнение эпюр остаточных напряжений имеет вид: в плоскости ZOX    zc

(

6 2 6 x  x  1) , B В2

(1)

(

6 2 6 y  y  1) , H Н2

(2)

в плоскости ZOY     zc

где:



- остаточные сжимающие напряжения на поверхности пластины; B, H ,соответственно, ширина и толщина пластины. П

Для выявления действительных значений

 zc

 z

рассмотрим изменение

в плоскостях параллельных плоскости ZOY. В общем случае можно

записать

 z  

где:

д

(

6 2 6 y  y  1)   д , H Н2

(3)

- дополнительные напряжения, учитывающие изменение

 zc

направлении оси X. При нахождении д осуществим ряд последовательных членений, полагая, что сама операция членения остаточных напряжений не создает.

Рис. 1. Схема к расчету остаточных напряжений в пластине При нахождении д осуществим ряд последовательных членений, полагая, что сама операция членения остаточных напряжений не создает. Отсечем от пластины ее часть размером b1 и рассмотрим обе отрезанные части по отдельности. После отрезки часть 1 в результате уравновешивания имевшихся в ней напряжений изогнется в плоскости ZOX относительно главной оси. Величину прогиба fx 1 определим на основе зависимости 34

3  2 xc1 2 E b13

fx 1

(4)

где:  - базовая длина измерения прогиба;  - площадь эпюры остаточных напряжений в отсеченной части; xc1 - координата центра тяжести эпюры отсеченной части относительно главной оси; Е - модуль упругости первого рода. Изгибающий момент, вызвавший этот прогиб, определим из выражения M1

8 E Jу1 fx1



(5)

где: Jy 1 – момент инерции отсеченной части 1. Напряжение, возникающее в результате изгиба



М1 , Wy1

(6)

где: Wy1 - момент сопротивления отсеченной части 1. Подставляя (5) в (6), имеем:



4 E Jy1 b1



(7)

Wy1

В общем случае, при известных значениях моментов инерции и сопротивления, после преобразований (7) принимает вид:



4 E fx1 b1



(8)

В результате перераспределения остаточных напряжений в отсеченной части 1 возникает не только изгибающий момент, но и растягивающая сила, вызывающая некоторую деформацию удлинения. Ее величину можно найти как разность общего удлинения крайнего волокна и удлинения, обусловленного только изгибом отсеченной части px1  x1  мx1 , (9) где: px1 - удлинение части 1 от действия собственно растягивающей силы; x1 - общее удлинение крайнего волокна; мx1 - удлинение крайнего волокна от действия изгибающего момента.

Относительная деформация крайнего волокна с его удлинением связана зависимостью, подобной мx1  м1  , (10) где: м1 - относительная деформация от действия момента M 1 ;  - базовая длина измерения. В то же время, м1 со стрелой прогиба связана уравнением

м

4b1 fx1



(11)

Отсюда приходим к выражению 35

4b1 fx1

мx1 =



(12)

Величину относительной деформации, растягивающей силой, определим как

p

рx1



Эпюры найденных

x1 E

 величин  р



только (13)

а напряжение, возникшее в результате ее действия:  p1   p1 E . После преобразований (14) примет вид

p

создаваемую

4 E b1 fx1

 и м

(14) (15)

показаны на рис. 2 б, в. На этом же

рисунке показана эпюра суммарных напряжений от разрезки (16) д1  м1  p1 , где: д1 - дополнительное напряжение в части 1 при ее отрезке, возникшее в результате перераспределения остаточных напряжений относительно главной оси инерции. Остаточные напряжения на поверхности отрезанной части 1 после  в плоскости уравновешивания -  П1 получим, сложив исходную эпюру  zc ZOX с дополнительной д1 , т.е. -  П1   П   д1 . (17) Стрела прогиба обрабатываемого изделия прямо пропорциональна толщине удаляемого припуска, остаточным напряжениям и обратно пропорциональна его жесткости. Обозначим удаляемый припуск через В – b1, в нашем случае имеем: fx 1

п  2 ( В  b1) . = - 3 2 4

Е b1

(18)

Рис. 2. Расчетная схема перераспределения остаточных напряжений в отсеченной части 1 пластины Отсюда величина остаточных напряжений



4 Е b12 fx1 3  2 ( В  b1)

(19)

Подставив найденные значения в (17), получим



П1

4 Е b1 fx1





4 E b12 fx1 3 2 ( В  b1)



E





4 E b1 fx1



(20)

после упрощений



П1

x1 E





4 E b12 fx1 3 2 ( B  b1)

(21)

Восстанавливая таким образом положение всех отрезанных частей, с учетом предыдущей разрезки, находим действительное распределение остаточных напряжений относительно оси Z в пластине (рис. 3).

Рис. 3. Распределение остаточных напряжений

 zo в пластине

Представленная в рамках данных тезисов работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) в рамках комплексного проекта «Разработка и внедрение комплекса высокоэффективных технологий проектирования, конструкторскотехнологической подготовки и изготовления самолета МС-21», шифр 2010-21802-312.

Васильев И.С. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС УНИВЕРСАЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕСТИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ТЕХНИКИ Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, ОАО «СКТБ РТ» Vasiliev I.S. SOFTWARE SYSTEM UNIVERSAL TESTING AUTOMATED SYSTEMS ENGINEERING RELAY The State Educational Institution of Higher Vocational Education, "Yaroslav-the-Wise Novgorod State University" 38

На предприятии, для которого создаётся настоящий программный продукт, производится выпуск релейной техники с высокими эксплуатационными характеристиками. В силу особенностей применения (атомная, оборонная, аэрокосмическая отрасль), к продукции предъявляются высокие требования по надёжности, в силу чего организуется сплошное неразрушающее тестирование параметров изделий, в частности, электрических параметров. Долгое время этот процесс протекал вручную, что приводило к неэффективному использованию труда специалистов предприятия. Проанализировав эту часть производственного процесса, руководство компании пришло к выводу о необходимости внедрения автоматизированной системы контроля эксплуатационных параметров выпускаемых изделий. Следует отметить, что продукция, как правило, выпускается сравнительно небольшими партиями, но весьма разнообразна в части характеристик, что требует от автоматизированной системы тестирования высокой степени универсальности. Проанализировав рынок автоматизированной контрольно-измерительно аппаратуры и собственные технические возможности, рабочая группа приняла решение о начале разработки собственной универсальной системы для автоматизированного тестирования изделий в части пошаговой проверки электрических параметров. Общее техническое описание аппаратно-программного комплекса, в составе которого работает программа Комплекс состоит из следующих компонентов:  Контроллер, входящий в стенд  Обвязка контроллера – блоки нагрузок и преобразований К контроллеру подключается гамма различных блоков — блоков нагрузки, подающих электрические сигналы необходимых параметров по сигналу с контроллера, блоков преобразований, преобразующих значения электрических параметров изделия в параметры, могущие быть измеренными контроллером. С помощью этих блоков можно подавать на изделие требуемые сигналы и снимать выходные сигналы с изделия.  СКС для связи между ЭВМ и контроллером (в неё входит также сетевое оборудование) Каналом связи может быть Ethernet 100BASE-T или RS232.  ЭВМ, на которую устанавливается программный комплекс для тестирования Основные требования к системе  Универсальный расширяемый формат программы тестирования, с возможностью добавления новых методов измерений, новых состояний оборудования и так далее  Поддержка нескольких типов стендов, лёгкость добавления новых типов стендов по мере их разработки  Возможность создания отчётов в формате, удобном для чтения 39

пользователем, и формате, удобном для считывания программой, с целью последующей аналитической обработки  Возможность аналитической обработки данных тестирования  Удобный эргономичный интерфейс, который бы учитывал тот факт, что с программой надлежит работать нескольким категориям специалистов с разными потребностями: инженеров по автоматизации, инженеровразработчиков, операторов тестирования  Кроссплатформенность между Windows и Linux Концепция Задача тестирования была определена как осуществление упорядоченного набора испытаний, каждое из которых оценивается в системе «пройдено-не пройдено». Была разработана общая концепция системы тестирования. Система включает в себя несколько компонентов: Контейнер программы тестирования. Программа тестирования – это последовательность инструкций на измерение, каждая из которых состоит из следующих частей: описание измерения, состояние оборудования для тестирования в момент измерения, источник данных, эталонное значение (диапазон допустимых значений), параметры измерения. Набор полей каждой из частей может меняться в зависимости от набора оборудования, с помощью которого осуществляется тестирование. Он может также быть расширен в связи с введением новых режимов тестирования при минимальных изменениях в коде программы.  Контейнер результатов (каждый результат включает в себя: описание измерения, эталонное значение, реально полученная величина, заключение о соответствии этой величины техническим требованиям, параметры самодиагностики стенда и заключение об их соответствии техническим требованиям к испытанию)  Менеджер оборудования, хранящий в себе классы, представляющие оборудование, программы перевода инструкций программы тестирования в последовательность команд для оборудования, систему, контролирующую подключенное в данный момент оборудование.  Менеджер реакций, принимающий команды пользователя и выполняющий их, возможно, с помощью остальных компонентов.  Менеджер отчётов, создающий и записывающий требуемые отчёты по тестированию из результатов и дополнительных вводимых пользователем данных. Отчёты создаются двух форматов: текстовый и XML-формат. Последний используется для аналитики, а также может быть транслирован с помощью дополнительных утилит в любые другие форматы с целью подготовки отчётных документов различных форм.  Менеджер интерфейса программы. В случае если в дальнейшем потребуется использовать программу по сети, создаётся надстройка над данным компонентом. Универсальный контейнер В связи с наличием в программе такого количества контейнерных 40

объектов вводится понятие «универсального контейнера». Универсальный контейнер – это класс (в нашем случае QT C++), имеющий в себе набор полей различных типов, в том числе, и указателей на прочие объекты, также процедуру конструктора, деструктора, процедуру генерации xml-элемента (так как нами был выбран формат xml для записи содержимого контейнеров на диск), процедуру считывания xml-элемента. Под xml-элементом подразумевается симметричный xml контейнер (xml node), включающий в себя значения полей объекта. На основании опыта программирования мы предположили, что файлы исходных текстов (.h и .cpp файл) могут быть сгенерированы автоматически на основании сведений о требуемых типах данных в контейнере. Была разработана программа, принимающая на вход описание типов и их параметры при надобности и генерирующая на выходе заголовочный файл и файл реализации на С++ с использованием библиотеки QT 4.0 для обеспечения кроссплатформенности между операционными системами Windows, MacOS и GNU/Linux, поддерживающими QT-приложения. Аналитические возможности В настоящий момент момент разрабатывается аналитический модуль комплекса тестирования. В него войдут следующие компоненты: 1 Система статистики отказов, на основании отчётов о тестировании изделий выводящая графики распределения отказов по изделиям, по измерениям для конкретного изделия. 2 Экспертная система, прогнозирующая причины отказов изделий. В качестве базы для решения используются следующие сведения: 3 Отчёты о тестировании, 4 Эвристические данные, 5 Дополнительные сведения, вводимые инженерами-разработчиками изделий, 6 Специализированная база данных, хранящая в себе отчёты о тестировании изделий («сырые данные»), некоторые аналитические данные, генерируемые по ходу поступления отчётов. 7 Сетевая подсистема, предоставляющая доступ к базе данных тестирования и программным утилитам с корпоративного портала предприятия. Заключение В заключение надлежит отметить, что в настоящий момент продолжается детальная разработка программного комплекса и его тестирование на реальном оборудовании, также разрабатываются планы по внедрению комплекса в производственные процессы на предприятии. Предварительные расчёты говорят о высокой экономической эффективности предлагаемой разработки, что позволяет ожидать высоких результатов в части улучшения производительности после завершения работ по разработке и внедрению данного программного продукта. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин»

Виташевская В.Н. СТАНОВЛЕНИЕ СТРАХОВОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА ГЕРМАНИИ В РАМКАХ ЕДИНЫХ ДИРЕКТИВ ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА Санкт Петербургский Государственный университет, Санкт-Петербург, Россия Vitashevskaya V.N. THE INSURANCE LEGAL SYSTEM FORMATION IN GERMANY IN THE FRAMEWORK OF UNIFIED EU DIRECTIVES St. Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia Так называемый «общий страховой рынок», к которому стремился ЕС, подразумевает «свободное движение товаров, лиц, услуги капиталов» [1]. Для разработки единого европейского страхового законодательства и его внедрения была создана рабочая группа, подчиняющаяся Европейской комиссии. Ее задачами были:  Свобода организации самостоятельных страховых компаний;  Свобода продвижения страхового продукта по странам ЕС;  Реализация принципа честной конкуренции;  Внедрение единых правил обеспечения финансовой устойчивости и надежности страховых компаний;  Формирование общего страхового рынка;  Использование адекватной, сравнимой по показателям информации [2]. Для решения этих задач были разработаны координирующие директивы. Директивы первого поколения (от 24/07/1973г. по неличному страхованию №73/239/ЕЕС и от 5/03/1979г. по страхованию жизни №79/267/ЕЕС) определяли организацию, провозглашали свободу образования страховых фирм, устанавливали правила лицензирования и правила разграничения ответственности по надзору за страховой деятельностью. После принятия двух нормативных актов: Европейского Акта (European Single Act) от февраля 1986 г. и решения Европейского суда от декабря 1986 г., провозглашавших “свободу в предоставлении услуг” (Freedom to provide services), были приняты директивы второго поколения: по рисковому страхованию (Non-Life Insurance Directive 88/357/EEC от 22/06/1988г.) и по страхованию жизни (Life Insurance Directive 90/619/EEC). Основные достижения Директив второго поколения:  Либерализация интернациональной деятельности страховых фирм;  Правило «единой лицензии»;  Разработка и введение понятия страны, в которой расположен риск;  Разработка порядка определения права договоров [2]. Третья группа директив называлась “единая лицензия” (“single licence”), они были приняты 18/07/1992г. и 10/11/1992г. для страхования иного, чем страхование жизни и страхования жизни соответственно. Они предусматривали единые правила для стран ЕС: 42

Правило единой лицензии. Правило о передаче, распространении страхового портфеля. Правило запрета мелочной опеки по согласованию условий полиса, тарифов и математической базы со стороны регулирующих органов. Правило о координации регулирования технических резервов. Правило о следовании принципу хорошего качества страховой услуги. Правило о качестве предоставляемой клиенту информации. Процесс формирования единого страхового законодательства еще не завершен. Идет его дальнейшая гармонизация и унификация законодательства, что отражается в разработке Советом нижеперечисленных документов:  Пятая транспортная Директива (fifth motor Directive) [3];  Директива по потребительскому кредитованию (further consumer credit Directive);  Директива по перестрахованию (reinsurance Directive);  Директива по пенсионной системе. Постановлением №1094/2010 Европейского Парламента и Совета от 24/11/2010г., создан Европейский орган страхования и профессионального пенсионного обеспечения (EIOPA - European Insurance and Occupational Pensions Authority). Орган принял директивы: Директива 2009/138/EC от 25/11/2009г. по гармонизации и обеспечению платежеспособности страховщиков (величина резерва капитала). Также разрабатывается Solvency II (вступит в силу с 1/01/2013г.) отражающая новые практики риск менеджмента для определения необходимого капитала и управления рисками. Она заменит Директиву Solvency I 73/239/EEC (1973г.). Эффективность законодательной системы страхования Германии в целом подтверждается стресс тестами страхового сектора в Европейском союзе. Тесты были проведены по 221 страховой группе (компании) и показали, что только 5% компаний не соответствуют требованию к размеру капитала. Это показывает стабильность страхового европейского рынка и эффективность законодательных преобразований в области защиты прав потребителей. Литература 1. Энтин Л. М. Европейское право. - М.: Наука, 2000. – 18 с. 2. Кузнецова Н. П., Чернова Г. В. Европейское страховое законодательство: оценка платежеспособности страховых компаний по рисковым видам страхования, - СПб: Ин-т страхования, 2000. – 9-14 с. 3. Кузнецова Н. П. Мировой рынок страхования, - СПб: ОЦЭИМ, 2009. – 140 с.

Духанин С.А., Виноградов А.А., Духанина У.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННЫХ ЛАМП Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород, Россия Dukhanin S.A., Vinogradov A.A., Dukhanina U.N. RESEARCH OF INDUCTION LAMPS The Belgorod state technological university of V.G. Shukhov, Belgorod, Russia В настоящее время актуальным остается вопрос энергопотребления, а, следовательно, и энергосбережения в области электроэнергетики. Одним из способов энергосбережения является создание современных источников света с небольшим потреблением энергии, и при этом не уступающим своим устаревшим предшественникам. Одним из таких источников является индукционная лампа. Принцип работы лампы основан на электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света. Основным отличием от существующих газоразрядных ламп является безэлектродная конструкция, то есть, отсутствие термокатодов и нитей накала, что значительно увеличивает срок службы. Современная индукционная лампа состоит из следующих частей: газоразрядной трубки, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, магнитного кольца или стержня (феррита) с индукционной катушкой, электронного балласта (генератора высокочастотного тока). Электронный балласт вырабатывает высокочастотный ток, протекающий по индукционной катушке на магнитном кольце или стержне. Электромагнит и индукционная катушка создают газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле, и под воздействием ультрафиолетового излучения разряда происходит свечение люминофора. Конструктивно и по принципу работы лампа напоминает трансформатор, где имеется первичная обмотка с высокочастотным током и вторичная обмотка, которая представляет собой газовый разряд, происходящий в стеклянной трубке. В настоящее время как источник общего освещения эти лампы имеют лучше характеристики, чем традиционные источники света, такие как ртутные, натриевые, металлогалогенные лампы и даже светодиодные лампы. Светодиоды имеют невысокое качество света, определенную лучистость и большую зависимость от температуры нагрева кристалла и качества рассеивающих линз, при этом применяются они в основном для декоративной, акцентирующей подсветки. Светодиодные светильники в настоящее время не позволяют создать комфортное общее освещение. Специалистами энергетического института Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова были проведены исследования следующих видов индукционных ламп: Saturn Model C-40W/R2, Smart Dragon Model S-40W/RR. 44

9 13 17 21 25 29 33 37

10 1,07 1,36 0,29 0,01 0,97 0,01 0,58 0,28 0,01 0,38 0,01 0,01 0,09 0,01 0,19 0,09 0,09

10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

6,83 5,95

Процентное отклонение, %

0,39 0,69 0,21 0,01 0,34 0,09 0,08 0,07 0,09 0,08 0,01 0,03 0,02 0,02 0,02 0,01 0,02

2,79

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

0,71

Процентное отклонение, %

В результате исследования лампы Saturn Model C-40W/R2 были получены следующие показатели: при номинальном напряжении U=220,05В, токе I=0,19772A, активная мощность составила P=42,614Вт, реактивная мощность носит емкостной характер Q= -9,187 Вар (tgφ=-0,216), полная мощность S=43,422В*А. Угол сдвига между напряжением и током φ=-11,3670. Световой поток около 2700Лм, номинальная светоотдача 67,5Лм/Вт. Состав гармоник по напряжению и току, при частоте сети f=49,985 Гц представлен на рис. 1 и 2.

Номер гармоники

13 17 21 25 29 33 37 Номер гармоники

Рис. 1. Гармоники напряжения

Рис. 2. Гармоники тока

Как видно из графиков, присутствуют гармонические составляющие только нечетного порядка, при этом преобладают 3 и 5 гармоники, остальные имеют незначительную величину. Осциллограмма формы кривой напряжения принята как идеальный синусоидальный сигнал, а форма кривой тока представлена на рис. 3.

Рис. 3. Форма кривой тока Лампа Smart Dragon Model S-40W/RR имеет следующие показатели: при номинальном напряжении U=220,38В, токе I=0,21539A, активная мощность составила P=46,634Вт, реактивная мощность носит емкостной характер Q=9,050Вар (tgφ=-0,193), полная мощность S=47,667В*А. Угол сдвига между напряжением и током φ =-10,0620. Световой поток около 2750Лм, номинальная светоотдача 68,5Лм/Вт. Состав гармоник по напряжению и току, при частоте сети f=49,986 Гц представлен на рис. 4 и 5. 45

0 1

13 17 21 25 29 33 37

Номер гармоники

0,09 0,01 0,63 0,01 0,64 0,18 0,01 0,46 0,09 0,01 0,09 0,01 0,09 0,09 0,09

0,45 0,72 0,14 0,14 0,32 0,09 0,09 0,03 0,14 0,06 0,02 0,03 0,04 0,01 0,02 0,03 0,03

1 0,5

1,24 1,42

2 1,5

Процентное отклонение, %

3,01

3 2,5

10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

6,3 6,02

4 3,5

0,94

Процентное отклонение, %

5 4,5

13 17 21 25 29 33 37 Номер гармоники

Рис. 4. Гармоники напряжения

Рис. 5. Гармоники тока

Как видно из графиков, присутствуют гармонические составляющие только нечетного порядка, при этом преобладают 3, 5, 7 и 9 гармоники, остальные имеют незначительную величину. Осциллограмма формы кривой напряжения принята как идеальный синусоидальный сигнал, а форма кривой тока представлена на рис. 6.

Рис. 6 Форма кривой тока В целом, проведенное исследование не выявило негативных факторов и показателей в работе данной лампы, все заявленные характеристики и показатели соответствуют номинальным, специалисты уверены, что лампа может быть применена по месту своего прямого назначения. Основными преимуществами исследованных ламп являются следующие: длительный срок службы (100 000 часов), стабильность работы при пониженных температурах и пониженном напряжении, встроенная защита от скачков напряжения и короткого замыкания, полное отсутствие пусковых токов в момент включения, снижение нагрузки на существующие электрические сети, эффективная светоотдача, низкая температура нагрева лампы, широкий спектр цветовой температуры (2700, 3500, 4000, 5000, 6500 К), высокий коэффициент мощности (>0,98), низкая потеря светимости (за весь срок эксплуатации не превышает 25%), форма лампы усиливает равномерность освещения (даже для большой поверхности). 46

Ефименко Е.С., Рудинский А.В. О ПОЛУЧЕНИИ ОЦЕНОК НАЧАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХМЕРНОГО ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ В ЗАДАЧЕ ПАССИВНОГО ПЕЛЕНГОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Санкт-Петербург, Россия Еfimenko E.S., Rudinskiy А.V. OBTAINING OF ESTIMATIONS OF INITIAL VALUES OF PARAMETERS OF 3D STATUS VECTOR IN THE PROBLEM OF PASSIVE LOCATION OF OBJECTS CAS «SPC «Akvamarin» St-Petersburg, Russia Доклад посвящен решению задачи сопровождения цели пассивным методом. При этом уравнение пеленгации имеет вид:

Для решения этого уравнения используется метод пространства состояний, требующий задания начального вектора состояний, который имеет следующий вид:

где – пеленг в начальный момент времени; – величина изменения пеленга в начальный момент времени; D 0 – величина изменения дистанции в начальный момент времени; П0 П 0

D 0 D0

– относительная радиальная составляющая угловой скорости

(является единым символом). При реализации трехмерной задачи сопровождения, по существу, необходимо решить систему трех трансцендентных уравнений, обеспечивающих определение компонентов начального вектора состояний, следующего вида:          it   N  0    0 F1  2      arctg  i 0   D i  1 0 it    1      D  0  

(1)

     D      it (1  0 it )        i t  D N  0 0      0  F 2  2      arctg   i 0     D D i  1  0 it   (1  0 it ) 2  (  i t ) 2    1     0     D D  0 0             2         i  t  (  1 )  ( i  t ) N  0 0   F 3  2       arctg 0   i  0  D D   i  1  it ) 2   1  0 it  (1  0 it ) 2  (   0   D D   0 0  

(2)

(3)

Для решения этой системы воспользуемся методом Ньютона-Гаусса, в котором решение системы находится методом последовательных приближений по формуле (4): ( p  1) ( p) ( p) ( p) x x  J  1( x )F (x ), (4) где: T  D   , 0 , x   ,  0 0 D   0

(5)

трехмерная вектор-функция F имеет вид: ,

(6)

Система (1) – (3) запишется кратко: (7)

F ( x)  0

Якобиан в формуле (4) имеет вид:    F1    0    F 2 J     0    F 3    0  

F1   0 F 2   0 F 3   0

F1 D  0 D 0 F 2 D  0 D 0 F 3 D  0 D 0

       .          

(8)

Верхний индекс ( p ) в (4) означает номер итерации. Итерационный процесс по (4) осуществляется до тех пор, пока F   . Выбор начальных значений осуществляется следующим образом: П0 –  измеряемая величина, ВИП0 – рассчитывается по формуле ВИП 0  П i П i  1 , t i  t i 1

ВИР0 выбирается, исходя из некоторых априорных сведений (например, 48

предполагаем V и D), а в данном случае имеем П0 = 0.193232, ВИР0 = -0.49945, ВИП0 = 1.2882, и выбираем ε = 0,0001 (эпсилон точность решения уравнения) П0 | ВИП0 | ВИР0 X(k) = 0.193232881471 | 1.288219209805 | -0.499450594360 F(k) = 0.001679904864 | -0.00001848296 | 0.000000067934 X(k+1) =0.193264769078 | 1.284518227695 | -0.495825707879

| | | |

X(k) = 0.193264769078 | 1.284518227695 | -0.495825707879 | F(k) = 0.000663559907 | -0.000008513507 | 0.000000039378 | X(k+1) = 0.193278475496 | 1.282713107718 | -0.494051756424 | X(k) = 0.193278475496 | 1.282713107718 | -0.494051756424 | F(k) = 0.000167852579 | -0.000003651338 | 0.000000025512 | X(k+1) = 0.193283336496 | 1.281834975443 | -0.493182902322 | X(k) = 0.193283336496 | 1.281834975443 | -0.493182902322 | F(k) = -0.000073306840 | -0.000001285964 | 0.000000018781 | X(k+1) = 0.1932838994 | 1.281408372772 | -0.492754933524 | Итерационный процесс продолжается до тех пор, пока на определенном шаге итераций все три значения |F| не стали меньше ε. В результате получаем уточненные значения П0, ВИП0 и ВИР0. | П0 | ВИР0 | ВИП0 | | 0.193283337 | -0.49318290232 | 1.2818350 | Необходимо отметить, что сходимость метода напрямую зависит от входных данных для алгоритма: чем точнее входные параметры, тем быстрее решается задача. Таким образом, задача слежения за объектом решена полностью, ибо получены оценки всех трех компонент вектора состояния цели. Выводы – Сходимость метода напрямую зависит от входных данных алгоритм: чем точнее входные параметры, тем быстрее решается задача. – Результаты данной задачи могут быть использованы для формирования начального вектора состояний координатной задачи пассивного метода определения дальности до объекта. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин»

Емельянов В.О., Мартынов К.В., Тренина М.В., Наумова А.К., Акобян Х.З., Герсонский С.А. СОВРЕМЕННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ Санкт-Петербургский институт машиностроения, Санкт-Петербург, Россия Современное машиностроение все активнее осваивает виртуальное пространство и технологии. Компьютерное моделирование становится неотъемлемой частью любого успешного проекта. В литейном производстве применение SAE программ в части разработки технологии – это уже стандарт. Отечественные расчетчики в свое время были лидерами в создании систем САПР. А.А. Бречко выпустил книгу «Литейные системы и их моделирование» еще в 1975 году. В.В. Десницкий издал монографию «Автоматизированное проектирование технологии изготовления отливок» в 1987 году. Тогда они опередили свое время. Идеи, заложенные авторами, воплощаются в жизнь спустя более двух десятилетий. Представляемая статья, это взгляд преподавательского составы кафедры «МиТЛП», которые знакомы с проблемами производства, но не связаны с ним непосредственно. На сегодняшний день литейное производство России требует глубокой модернизации, в то же время использование новейших технологий и оборудования в условиях постиндустриального производства не гарантируют успешного функционирования литейного цеха. Неспособность обеспечить качество и приемлемую себестоимость отливок привело к потере такого заказчика как ОАО «Силовые машины». Локализация производства автокомпонентов буксует на месте. И таких примеров много. Литейное производство сегодня – это прежде всего бизнес. Любой проект замыкается на получение максимальной прибыли. Здесь необходимо отметить, литейное производство в составе машиностроительного комплекса и самостоятельный литейный цех – это не одно и то же. Объединение или технопарк нивелирует убыточность отдельного подразделения. Общая тенденция к модернизации зачастую приводит к закупке разрекламированного оборудования без учета перспективы развития производства и задач реконструкции. В итоге себестоимость литья на крупном предприятии растет, а расходы покрывает механическая обработка. Стремление повысить рентабельность приводит к закрытию или отделению литейного производства. Получив самостоятельность, литейка старается получить максимально выгодные заказы. Уже нередки случаи, когда дорогостоящие ответственные отливки пытаются изготовить в цехах рядового литья. В результате: упущенное время и потерянные средства. Для обоих случаев характерно общее противоречие. Литейное производство стремится получить современную технологию и роботизированное высокопроизводительное оборудование, при этом продолжая жить по советским законам гарантированного заказа и отсутствия конкуренции. 50

В то же время экономика предприятия вынуждена функционировать по капиталистической реальности с возможностью банкротства. Такое противоречие приводит к невозможности конкурировать даже с литейной промышленностью развивающихся стран. Если исключить государственные инвестиции, которые компенсируют любые ошибки в организации производства, то один из вариантов решения проблемы – это использование виртуальных технологий. Степень риска в заготовительной отрасли весьма значительна, и здесь возможность смоделировать ситуацию в виртуальной среде приобретает решающее значение. Особенность литейного производства – многостадийный передел. В первую очередь, это касается литья в разовые формы. Промежуточные операции изготовления форм требуют запасов материалов. Работа «с колес» чревата срывом сроков. Развитой инфраструктуры рынка формовочных материалов пока нет. Каждый элемент литейной формы увеличивает вероятность брака в конечном изделии – отливке. Чем длиннее технологическая цепочка, тем более возрастает вероятность получить изделие не соответствующее требованиям как по потребительским свойствам, так и по себестоимости. Высокий риск получения брака порождает определенные ограничения в части принятия решений: прежде всего, это боязнь внести изменения в технологический процесс. Появляется желание работать с известной номенклатурой, и, как результат, – инертность производства. В то же время, постиндустриальное производство – это сжатые сроки, малые партии и постоянно растущие потребительские свойства. Выход: нестандартные (креативные) решения. Нестандартные решения плохо поддаются оценке на последствия для производства. Кроме того, вышеназванные особенности литейной отрасли исключают саму возможность принятия «смелых» решений. Если объект виртуальный, то ограничения ослабевают, и что немаловажно, расширяется поле возможного маневра. В первую очередь, это касается свойств заготовки. Современные SAE программы позволяют с достаточной точностью прогнозировать ресурс детали. При этом могут быть заложены соответствующие дефекты структуры рис.1. Например, профессиональное металлорежущее и деревообрабатывающее оборудование из стран Юго-Восточной Азии имеет существенные дефекты чугунного и стального литья, но это не сказывается на их эксплуатационных характеристиках. В то же время, себестоимость такого оборудования в разы ниже, чем промышленного.

а)

б)

Рис.1. а)Динамический анализ условий эксплуатации детали в программе Teamcenter производство SIEMENS, б) анализ живучести литой боковой рамы тележки грузового вагона в программном комплексе Nastran фирмы SIEMENS Противоположный случай: концерн «ТОЙОТА» с его разрекламированной системой организации производства «канн-бан» [1,2]. Сборочный конвейер завода функционирует практически без резервов комплектующих. Фактически, по мнению экспертов, «ТОЙОТА» перекладывает запасы на мощности поставщиков, и она готова платить соответствующую цену за качество и сроки поставок. Выполнить заказ и получить прибыль, опираясь только на опыт и интуицию, – такой подход является, по сути, «игрой в рулетку». Гарантия успеха – это только выход вперед хотя бы по одному из трех направлений конкурентоспособности: себестоимость, сроки, потребительские свойства. Оценить возможности действующего, а уж тем более проектируемого производства, без привлечения моделирующих программ весьма затруднительно. Зная поле допустимых дефектов в заготовке и модель производства, можно точнее подобрать технологию и оборудование. При модернизации действующего производства и проектировании новых мощностей перспективной выглядит схема, когда вначале идет анализ деталей номенклатуры цеха на предмет эксплуатационных и потребительских характеристик (рис. 1) . Затем создается виртуальная модель производства (рис.2). Только после этого выбираются технология и оборудование для выполнения производственной программы. В этом случае любой креативный проект можно оценить как по степени собственной «провальности», так и по воздействию на существующее производство. Такой подход стал возможен с появлением на рынке предложений по 4D моделированию. В этих программных продуктах, помимо твердотельной модели, осуществляется функциональная привязка элементов. По сути, это первый шаг к полноценной виртуальной модели производства. Наличие такой модели в пирамиде управления на основе сетевого решения открывает возможность работы литейного цеха в условиях постоянно меняющегося спроса и номенклатуры.

Современные PLM системы позволяют симулировать не только работу оборудования, но и деятельность персонала, вплоть до влияния усталости и удобства инструмента (рис.3).

Рис.2. Виртуальная модель цеха стального и чугунного литья мощностью 5000 т/г (формовочно-заливочный участок)

Рис. 3. Визуализация работы персонала в приложении Teamcenter – PLM фирмы SIEMENS 53

В данном направлении прорыв осуществила компания SIEMENS [4]. Пакет Texnomatix Plant Simulation позволяет моделировать технологические процессы, связанные с большим объемом ручного труда. Такая задача характерна для цехов крупного литья, участков ЛВМ и др..То, что раньше решал диспетчер цеха, сегодня способен сделать ПК. Причем моделирование возможно как в действующем производстве (MES системы), так и на этапе проектирования. Предварительный анализ производственного цикла, начиная с долгосрочного планирования, затем оперативного плана и заканчивая моделированием работы конечного оборудования и персонала, позволит свести к минимуму ошибку в расчете рентабельности. Кроме того, для действующего цеха комплексное моделирование определит сектор, в котором следует искать заказы. Те заказы, что могут быть выполнены с получением прибыли и минимальным риском повышения накладных расходов. Безусловно, применение PLM среды на нынешнем производстве сталкивается с отсутствием элементарных систем планирования и автоматизации технологического оборудования, но элементы моделирования дают возможность оценить влияние и направление требующейся модернизации. Здесь уместно сравнение с программами моделирования литейной технологии (Полигон, LVMflov и т. д.). Пакет не дает подсказки, но показывает ошибки. Относительно вновь создаваемого производства можно предположить, что виртуальная модель будущего цеха должна служить основой проектных работ в «натуре». Подушкой безопасности относительно неизбежных ошибок моделирования служит система многоуровневого планирования от пакетов класса ERP до диспетчеризации конечного оборудования MES. Основное преимущество такой иерархической структуры – ограниченные права доступа к проекту и обратная связь с производством через локальную сеть. Таким образом, виртуальное производство в виде пирамиды управления инициирует производственный процесс. В случае отклонения происходит оперативный пересмотр графика работы оборудования и персонала. Гибкость подобной системы очевидна. В рыночных условиях непостоянного спроса появляется возможность за основу принимать не технологический цикл, а рассматривать в целом бизнес-процесс [3]. В идеальном случае функционирование литейного цеха рассматривать как бизнес-проект под конкретный сектор рынка. В процессе подготовки производства может быть совершенно неочевидно, что определенная номенклатура окажется убыточной. Попытки решить проблему рентабельности заказа человеческим фактором требуют значительного опыта и таланта, коим современные молодые кадры не обладают. Виртуальная модель производства может показать, как скажется новый заказ на выполнении действующей программы, и оценить степень риска по выходу годного. Различного рода симуляторы становятся нормой современной жизни. В силу специфики литейного производства, обусловленной многократным технологическим переделом, IT технологии приходят сюда с большим 54

опозданием. Заготовительная отрасль требует больших капиталовложений и здесь проверка на наличие системных ошибок имеет огромное значение. Литература 1. Залыгин А.Р. «MES-системы с точки зрения организации производства» Металлообрабатывающее оборудование №12, 2008. 2. Фролов Е. Б., Загидулин Р.Р. «MES-системы, как они есть, или эволюция систем планирования производства», Металлообрабатывающнее оборудование №10, 2008. 3. sysdynamics.ru. 4. calsvstu.ru.

Ефимова Е.А., Блюм В.С. ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В МЕДИЦИНЕ Санкт-Петербургский Институт Информатики и Автоматизации РАН, Россия Efimova E., Blum V. INFORMATION SEARCH SYSTEMS FOR DIAGNOSTICS IN MEDICINE St. Petersburg Institute of Informatics and Automation RAS, Russia Одной из основных задач современного здравоохранения является разработка и внедрение информационных систем в медицине. При этом под информационной системой принято понимать комплекс, включающий программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, вычислительное и коммуникационное оборудование, системный персонал, поддерживающий динамическую информационную модель некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей. Т.е. информационная система – это система баз данных, основной задачей которой является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, с использованием баз данных и СУБД. Поскольку под конкретной предметной областью подразумевается медицина, то здесь актуальность использования информационных систем обусловлена множеством факторов. Это необходимости: - обработки больших и постоянно растущих объемов информации при решении диагностических, терапевтических, статистических, управленческих и других задач; - организации лечебно-диагностического процесса и обеспечение его целостности посредством ведения электронных историй болезни; - обработки персональных сведений о пациенте как входных данных для систем, обеспечивающих административно-хозяйственную деятельность медицинского учреждения и т.п. 55

Но предпосылки внедрения информационных систем в медицине не ограничиваются вышеперечисленными задачами. Появление новейших диагностических и лечебных технологий требует, помимо возможностей накопления, хранения и доступа к медицинским данным, также их обработки и интерпретации, что подразумевает применение методов искусственного интеллекта (ИИ). Информационные системы в медицине не могут ограничиваться только поиском и выдачей информации или, иными словами, им недостаточно быть информационно-справочными или информационнопоисковыми. Они должны стать решающими или диагностическими системами, где данные будут подвергаться обработке по сложным алгоритмам, т.е. сочетать в себе функции автоматизированных систем управления (АСУ) и систем поддержки принятия решений (СППР). А особенностью медицинской СППР является то, что она относится к интеллектуальным СППР, поскольку здесь для анализа и выработок предложений используется множество методов из области искусственного интеллекта: информационный поиск, интеллектуальный анализ данных, поиск знаний в базах данных, рассуждение на основе прецедентов, имитационное моделирование, эволюционные вычисления и генетические алгоритмы, нейронные сети, ситуационный анализ, когнитивное моделирование и пр. Ядром любой медицинской диагностической системы является экспертная система (ЭС) – компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. ЭС рассматривается совместно с базами знаний как модель поведения эксперта в определённой области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений. А базами знаний являются совокупности фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности. ЭС анализирует ситуацию и, в зависимости от своей направленности, даёт рекомендации по разрешению проблемы. А т.к. база знаний экспертной системы содержит факты и правила – т.е. статические сведения о предметной области и набор инструкций, применяя которые к известным фактам можно получать новые факты,– значит, ЭС может функционировать в 2-х режимах: - Режим ввода знаний – когда эксперт с помощью инженера по знаниям посредством редактора базы знаний вводит известные ему сведения о предметной области в базу знаний ЭС. - Режим консультации – когда пользователь ведет диалог с ЭС, сообщая ей сведения о текущей задаче и получая рекомендации ЭС. Например, на основе сведений о физическом состоянии больного ЭС ставит диагноз в виде перечня заболеваний, наиболее вероятных при данных симптомах. Самообучающиеся ЭС принятия решений должны удовлетворять следующим требованиям: - индивидуализация (геосоциальные особенности региона, наборы медико-биологических данных, лечебно-диагностические технологии, индивидуальный опыт и знания специалиста), 56

- динамическое развитие (накопление опыта системы в процессе её функционирования), - возможность резкой перенастройки (на другой регион), - способность к экстраполяции результата (не должна резко терять качество работы при изменении условий), - возможность конструирования с нуля конечным пользователем, - нечеткий характер результата (решение системы должно быть вероятностным и предлагать несколько вариантов на выбор), - накопление опыта и знаний, а также ускорение доступа к ним и моделирование результата при изменении условий задачи. Большинство существующих медицинских диагностических экспертных систем создано с учётом вышеперечисленных требований, но их явным недостатком является узкая специализация: - MYCIN (инфекционные заболевания), - PUFF (лёгочные заболевания), - SPE (диагностика воспалительных процессов), - CADUCEOS (внутренние заболевания общего профиля), - BLUE FOX (депрессивные заболевани), - CASNET/GLACOMA (глазные заболевания, вкл. глаукому), - ONCOCIN (лечение онкологических больных химиотерапией), - PIP (заболевания почек). А также разработки наших российских учёных (в т.ч. из НИИ Атеросклероза): - MedGen-2000 (наследственные синдромы врожденных пороков развития), - CroDys 2.0 (хромосомные синдромы), - ИПДС наследственных болезней обмена веществ «НБО», - НейроГен (наследственные болезни нервной системы). На сегодняшний момент построение медицинских диагностических систем реализуется на основе нескольких методов обработки информации: - построение дерева решений, - статистическая обработка данных, - элементы ИИ Рассмотрим их подробнее: - при построении дерева решений протоколируется последовательность вопросов, задаваемых врачом при решении диагностической проблемы, и протокол структурируется в виде дерева. Достоинством такого метода является имитация процесса принятия решения врачом при постановке диагноза. К недостаткам можно отнести высокую сложность анализа логического дерева при решении сложных диагностических задач и необходимость перепрограммирования всего дерева при малейшем изменении в логике программы. 57

- Статистическая обработка данных заключается в применении методов математической статистики. Он основан на обработке больших массивов информации о заболеваниях. Некоторые ЭС базируются на использовании теории распознавания образов, когда на основании конкретных историй болезней и конкретных диагнозов создаётся статистически «типичная» картина заболевания – образ, который в дальнейшем сопоставляется с конкретным текущим клиническим случаем. Кроме того, ряд методов компьютерной диагностики основан на применении теоремы Байеса, что позволяет определить вероятность заболевания у человека, и базируется на установлении частоты появления признаков при заболевании. Достоинством статистических методов является то, что с их помощью делается попытка объективизировать имеющуюся информацию о заболеваниях, Недостатками же являются недостаточное количество информации, необходимой для построения статистических моделей, сложность с распознаванием различных заболеваний схожей симптоматики, а также трудности, связанные с внесением в модели новой информации. Кроме того, выводимый диагноз является следствием математических операций и далёк от процесса обычного принятия решения врачом при обследовании пациента. - Использование методов ИИ – представляет собой попытку моделирования способности человека к рассмотрению предметной области и совершения умозаключений с отбрасыванием наименее перспективных направлений поиска. Тут используются наборы правил (т.е. знания экспертов), задаваемые априорно и определяющие компетентность ЭС. Эти знания хранятся отдельно и формализованы определённым образом, что позволяет модифицировать работу системы ИИ, меняя набор знаний и не затрагивая остальных компонентов системы. Совокупность таких правил называется базой знаний, в то время как совокупность данных о пациентах – базой данных. Анализ методов разработки экспертных систем показывает, что поскольку разрабатываемая экспертная система должна обладать необходимой гибкостью и простотой в использовании, данным требованиям больше удовлетворяют статистические методы в сочетании с методами ИИ. Но на данном этапе развития ЭС необходим пересмотр подхода в организации баз знаний, к которым на сегодня относятся: - описание отношений между описываемыми объектами; - представление обработки знаний в виде процедур. И речь идёт о набирающем популярность понятии онтологической базы знаний. Этот подход позволяет программам решать сложнейшие задачи из области ИИ на основе логического вывода, но с привлечением здравого смысла. Особенностью такой базы знаний является использование в процессе программирования т.н. онтологий как форм представления знаний. Под онтологией подразумевается попытка всеобъемлющей и детальной формализации определённой области знаний (в нашем случае – медицинской) с помощью некой концептуальной схемы. Эта схема состоит из структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила 58

(теоремы, ограничения), принятые в этой области. Т.е. это следующая ступень развития ЭС принятия решений. Надо отметить, что, если при развитии системы, использующей специализированные онтологии, требуется их объединение, это вполне возможно за счёт использования базисной онтологии – единого глоссария (т.е. тезауруса узкоспециализированных терминов с их толкованием). На данный момент ведутся научные работы в этой области, но, в большинстве своём, теоретические. Наиболее известный проект по созданию объёмной (глобальной) онтологической базы знаний называется CYC, и о нём можно найти информацию в интернете. Все крупнейшие технологические компании ведут сегодня свои разработки в отношении диагностических медицинских систем, направленных как на совершенствование диагностического процесса и помощь врачамспециалистам при постановке диагноза, так и на сопровождение юридической стороны вопроса при наступлении страховых случаев, где невозможно однозначное решение о врачебной ошибке. Нам же остаётся надеяться, что разработки ведущих мировых гигантов не пройдут мимо Приоритетного Национального Проекта «Здоровье». По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин». Литература 1. Kononenko W. Machina learning for medical diagnosis: history, state of the art and perspective. // Artificial Intelligence in Medicine. Ljubljana. 2001. P.89-109. 2. Смолин Д.В. Введение в искусственный интеллект. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 208 С. 3. Коротков К.Г. Экспертные системы для классификации болезней в медицинской диагностике. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. Вып.29, 2006. С.80-84.

Жуков А.В. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ ТИТАН- И ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА ВОСТОКА РОССИИ НА ОСНОВЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ И КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия Zhukov A.V. THE PRIORITY DIRECTIONS OF INDUSTRIAL DEVELOPMENT OF TITANIUM- AND IRONCONTAINING DEPOSITS OF CONTINENTAL SHELF AT THE EAST OF RUSSIA ON THE BASE OF RESOURCE-SAVING INNOVATIVE TECHNOLOGIES OF EXTRACTION AND COMPLEX PROCESSING OF MINERAL RAW MATERIALS Far-Eastern Federal University, Vladivostok, Russia Аннотация Рассмотрены минеральные ресурсы титан- и железосодержащих месторождений континентального шельфа Востока России, инновационные технологии их промышленного освоения, показана целесообразность и необходимость инвестиций в создание новых горно-химических и металлургических производств на Дальнем Востоке России. Ключевые слова: минеральные ресурсы, промышленное освоение, инновационные технологии, комплексная переработка, инвестиции Summary Mineral raw materials of titanium- and ironcontaining deposits of continental shelf at the East of Russia, innovative technologies of its industrial development are considered here. The expediency and necessity of investments into the development of new mining and chemical and metallurgical plants at the Far East of Russia is shown in the report. Keywords: mineral raw materials, industrial development, innovative technologies, complex processing, investments. Основные рудные провинции магнетита, титаномагнетита, ильменита, ванадия, циркона, сфена на шельфе морей Востока России находятся на Камчатке, Южных Курилах, западном побережье Татарского пролива, Приморье. Разведанные запасы магнетита, титаномагнетита, ильменита на побережье дальневосточных морей составляют более 120 млн. т рудного песка. Вероятный прирост прогнозных ресурсов составляет: на пляжах побережья – 40-50 млн. т; на шельфе до глубины 50 м – 600-800 млн. т. Ниже представлена краткая геолого-минералогическая характеристика базового (Приморский край) Проточного магнетит-ильменитового месторождения: по материалам лицензирования (данные «Приморгеолкома»): 1) в 60

пляжевой части: ильменита – 2,3 млн. т; сфена и циркона – 1,0 млн. т; магнетита – 1,0 млн. т; 2) суммарный объем минерального сырья – пляжевая и подводная часть месторождения, товарные концентраты: магнетитовый – 2,3 млн. т; ильменитовый – 3,7 млн. т; сфеновый – 1,6 млн. т; цирконовый – 840 тыс. т. Добычное судно-носитель выполняется в виде смонтированных воедино самостоятельных взаимозаменяемых и быстроразъемных секций-модулей, каждый из которых предназначен: для подводной разработки и подъема горной массы на борт судна-носителя; обогащения (переработки) горной массы; накопления полезного компонента в виде концентрата на судне-носителе; сбора с одновременной переработкой отходов обогатительного процесса и доставки их к местам складирования и концентрации. Предполагается, что модульный ряд состоит из набора самостоятельных модулей, оснащенных техническими средствами, соответствующими определенному техническому назначению. Модульные ряды других технологических назначений должны создаваться с максимальным учетом всех возможных производственных ситуаций и природных факторов, но при этом в полной мере следует использовать принципы универсальности и унификации отдельных машин и механизмов для быстрой взаимозаменяемости. Варьируя различные модули, в соответствии с решаемыми технологическими задачами можно оперативно компоновать из них горно-обогатительные комплексы с учетом конкретных горногеологических, гидрологических, эксплуатационных ситуаций и экологических требований. Создание горно-морских добычных и обогатительных средств связано с решением вопросов установки специальных машин аппаратов в зависимости от параметров геологического строения рудных россыпей, обеспечивающее высокоэффективное извлечение руды и получение концентратов только определенного металла. Несмотря на резко возросшие потребности в продуктах переработки титаномагнетитового сырья на внутреннем рынке России (с распадом СССР месторождения оказались за пределами России), до настоящего времени не освоены месторождения, имеющиеся на континентальном шельфе дальневосточных морей, минеральное сырье не добывается и не перерабатывается. В то же время объемы и сферы применения титана и циркония, изделий и минералов из них с каждым годом вырастают и расширяются. Они крайне необходимы в машиностроении, автомобилестроении, авиации, космонавтике, оборонных отраслях промышленности, судостроении, медицине, металлургической и химической промышленности. Способность титана противостоять морской воде делает его незаменимым при сооружении платформ для добычи нефти и газа вдали от берега; емкостей для хранения нефтепродуктов и создания опреснительных установок. С целью выполнения проекта промышленного освоения Проточного магнетит-ильменитового месторождения и создания первой очереди химикометаллургического комплекса в Приморском крае на базе разработки титан- и железосодержащих рудных песков шельфовых и коренных приморских месторождений разработано укрупненное «ТЭО промышленного освоения 61

Проточного месторождения и строительства первой очереди химикометаллургического комплекса в Приморском крае». В технико-экономическое обоснование дополнительно необходимо включить решение следующих основных вопросов:  проведение полномасштабного технологического опробования рудных песков, анализ их минералогического и химического состава, уточнение промышленных запасов магнетита, ильменита, ванадия, сфена, циркона и комплексную минерально-сырьевую и технологическую оценку месторождения;  разработка инновационных экологически безопасных промышленных технологий и технических средств добычи и обогащения рудных песков для получения моноконцентратов магнетита, ильменита и сфена, циркона:  обоснование параметров и производства оборудования для металлургического передела концентратов магнетита, ильменита и сфена с целью получения высокопроцентных титановых шлаков, микролегированной стали и ферротитана;  обоснование параметров химических технологий для переработки концентратов ильменита с целью получения пигментного диоксида титана;  определение уровня инвестиций в создание первой очереди химикометаллургического комплекса, инвестиций государственных, фирм и компаний, акционерного капитала. Литература 1. Секисов Г.В., Жуков А.В., Папулов В.И. и др. Проблемы комплексного использования титаномагнетитового сырья и целесообразности строительства химико-металлургического комбината на Дальнем Востоке // Научный доклад. Владивосток. Изд-во ИГД ДВО РАН, 1989. - 37 с. 2. Введение в концепцию создания ресурсосберегающих технологий добычи и комплексной переработки титаномагнетитов шельфа морей Дальнего Востока. Г.В. Секисов, А. В. Жуков, В. И. Папулов, В.А. .Резниченко, И.А.Карязин, Б.И. Вачаев. Ресурсосберегающие технологии в горном деле. Владивосток: ДВО АН СССР, 1991. - С. 128-135. 3. Жуков А.В., Секисов Г.В., Вачаев Б.И. Перспективы освоения титаномагнетитовых месторождений шельфа дальневосточных морей //Горный журнал. – 1992.- № 2 – 12 с. 4. Андреев Э.В., Жуков А.В., Папулов В.И. Магнитный сепаратор. Патент SU 1836154 АЗ Бюл. № 31 от 23.08.93 г. 5. Патент RU 2097565. Способ подводной разработки / Жуков А.В., Андреев Э.В., Звонарев М.И.. Товарищество с ограниченной ответственностью «Дальневосточные морские исследования». - 95115844/03. - Заявл. 11.09.95; Опубл. 27.11.97. - Бюл. № 33. 6. Жуков А.В., Ковалев В.А., Тюрин А.Н. Опытно-промышленные технологии обогащения титан- и железосодержащих рудных песков шельфовых месторождений с использованием гравитационных и электромагнитных 62

методов. // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т. 6: Сб. тр. Второй международной НПК «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». 07 – 09.02.2006. Санкт-Петербург, Россия / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. С-Пб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2006. с. 331 – 333. 7. Жуков А.В., Звонарев М.И., Кабанов И.Г., Тюрин А.Н. Геотехнологические процессы добычи и переработки титани железосодержащего минерального сырья шельфовых месторождений Дальнего Востока России. Высокие технологии, исследования, промышленность. Т.2.: Сб. тр. Девятой НПК «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». 22-23.04.2010; Санкт-Петербург, Россия/Под ред. А.П. Кудинова. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010.- с. 167-170. 8. Жуков А.В., Кабанов И.Г. Разработка экологически безопасных технологий добычи и предварительного электромагнитного обогащения титани железосодержащих рудных песков месторождений континентального шельфа. «Международный журнал экспериментального образования», Изд-во «Академия Естествознания», № 11, 2011, с. 105-108.

Жуков Д.А., Суханова Л.С., Осипенкова Н.Г., Ильяшева Е.В. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ И ЗЕМЕЛЬ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Москва, Россия Zhukov D.А., Sukhanova L.S., Osipenkova N.G., Ilyasheva E.V. DEVELOPMENT OF METHODS AND MEANS OF SYSTEM OF DETERMINATION OF THE AMOUNT OF DEGRADATION OF SOILS AND ELBRUS REGION National Research University of Electronic Technology «MIET», Moscow, Russia В данной работе показано, что создание и реализация методов и средств мониторинга экологической безопасности способствует сведению к минимуму экологических последствий за счет повышения уровня реагирования и достоверности сбора и обработки данных при проведении экологического мониторинга. Предлагаемые системы мониторинга экологической безопасности представляют собой системы слежения за снижением уровня загрязнения окружающей среды. Роль почвенных элементов в питании растений известна достаточно хорошо. Однако обратная сторона биогеохимического круговорота вещества – поступление подвижных форм элементов в почву, источником которых служит растительность, – изучена слабо и в литературе практически не отражена, хотя важность этого процесса для почвенного покрова лесных экосистем и познания тонкого механизма 63

функционирования геохимической среды обитания почвенных микроорганизмов, макро- и мезофауны, а также микрофлоры очевидна. Актуальность проводимых исследований заключается в назревшей необходимости создания системы мониторинга и проведении работ по оценке качества и экологической безопасности почвы. Пробы почвы выбирались таким образом, чтобы обеспечить максимальную информативность выборки: различаются регионы, высоты, глубины залегания. Закрытые чистым (ослепительно белым!) снегом склоны и вершины гор, а также ледники летом, отражали почти всю солнечную энергию обратно в космос, и снег не успевал растаять до новых осенних снегопадов → выпадающая из грязной атмосферы пыль уменьшает отражательную способность поверхностей, покрытых снегом → интенсивность таяния снега растет → обнажаются скалы и ледники, растет интенсивность процессов выветривания и эрозии → поглощение солнечного тепла растет → устойчивое восстановление снежно-ледовых запасов в горах нарушается → горная страна обезвоживается (превращается в каменную пустыню). В данной работе проведены измерения проб почвы Приэльбрусья по следующим элементам: 1) тяжелые металлы: Cu, Cd, Pb, Zn; 2) хлориды; 3) нитраты; 4) определение pH. Показано, что при действии воды на почву происходит растворение минеральных соединений и частично гумусовых веществ, а в некоторых случаях идет также процесс разложения сложных силикатов. В дальнейшем почва взаимодействует уже не с водой, а с образовавшимся сложным раствором, где могут протекать реакции взаимного обмена между катионами вытяжки и катионами поглощающего комплекса почвы. Щелочная реакция солонцовых почв увеличивает растворимость гумусовых веществ, кислая реакция подзолистых и дерново-подзолистых почв повышает растворимость полуторных оксидов. В связи с этим условия и время приготовления водной вытяжки должны быть строго стандартными. Общепринято приготовлять водную вытяжку из почвы (измельченная и просеянная средняя проба) путем трехминутного взбалтывания ее с водой, не содержащей СО2, при соотношении почвы к воде 1:5. Очевидно, необходима Программа, включающая мероприятия, которые могли бы затормозить процессы уничтожения снежных и ледниковых покрытий гор и, одновременно, мероприятия, которые могли бы восстанавливать снежные запасы в горах. Краткие выводы по результатам наблюдений: 1. Необходимо организовать регулярные «количественные наблюдения» за снежно-ледовыми запасами гор. 64

2. Необходимо значительно расширить участие научной общественности в затронутой области экологии. 3. Необходимо значительно расширить участие мировых общественных сил в практическом решении проблем экологического кризиса. Литература 1. Хаханина Т.И. Химия окружающей среды под ред. проф. Хаханиной Т.И., М., ВО, 2009. 2. Хаханина Т.И., Никитина Н.Г. - Неорганическая химия, М., ВО, 2009. 3. Хаханина Т.И., Никитина Н.Г. – Аналитическая химия, М., ВО, 2009. 4. Хаханина Т.И., Осипенкова Н.Г. - Органическая химия, М., ВО, 2009. 5. Хаханина Т.И., Борисов А.Г. и др. - Лабораторный практикум по курсам «Экология» и «Химия окружающей среды», М.,МИЭТ, 2005. 6. «Экология» под ред. Хаханиной Т.И., М., МИЭТ, 2007. 7. Э.А. Захарова, Н.П. Пикула - Инверсионная вольтамперометрия, Томск 2004. 8. Ахматов М. Вода, которую мы пьём, Москва, 2006. 9. Масару Эмото. Послания воды: Тайные коды кристаллов льда. Перев. с англ. М. ООО Издательский дом "София".2005.

Заурбеков Ш.Ш., Алибасов М.Л., Бекмурзаева Л.Р. СОВРЕМЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Грозный, Россия Zaurbekov Sh.Sh., Alibasov M.L., Bekmurzaeva L.R. MODERN CLIMATIC CONDITIONS LANDSCAPES OF THE NORTHERN CAUCASUS Grozny State Petroleum Technical University named after Academician M.D. Millionshchikov, Grozny, Russia Территория Северного Кавказа (СК) характеризуется широким разнообразием ландшафтных условий. Здесь встречаются 2 класса: равнинные и предгорно-холмистые и горные, 10 типов и 17 подтипов ландшафтов [1]. Нами для выявления современных внутриландшафтных климатических условий в пределах всего Северного Кавказа были проанализированы данные за 1965-2010 гг. Этот временной отрезок был выбран потому, что в 1966 г. практически на всей изучаемой территории отмечались экстремальные значения температуры воздуха, сопоставимые с теми, что были в 2010 г. Для анализа использовались данные 157 метеостанций, основная часть которых располагается в пределах равнинных и предгорно-холмистых ландшафтов СК. 65

Изменения внутриландшафтных климатических условий, в сравнении с предшествующим периодом (1931-1960 гг.), иллюстрирует табл.1. Таблица 1. Изменения климатических условий в ландшафтах Северного Кавказа Ландшафты Т01 Т07 Тгод Rгод Rвег -2,8 24,7 10,7 355 204 Равнинные умеренные аридные -1,6 24,7 11,4 385 249 -3,8 23,5 9,9 481 290 Равнинные и холмистые теплоумеренные и умеренные семиаридные -2,4 23,6 10,6 540 359 -3,0 21,7 9,4 547 348 Предгорно-холмистые теплоумеренные и умеренные семигумидные -1,8 21,9 9,9 613 426 -4,6 20,5 8,3 751 504 Горные умеренные гумидные -3,1 20,1 8,6 883 524 -4,3 16,9 6,6 565 400 Горные умеренные семигумидные -3,4 16,9 6,9 609 413 -3,2 20,3 8,9 481 379 Горные умеренные семиаридные -2,3 20,1 9,1 540 428 -4,5 15,8 6,1 1068 544 Горные холодноумеренные -4,0 16,3 6,4 1094 566 -9,9 8,5 -0,8 1092 Высокогорные луговые -9,5 9,0 -0,4 1010

Ку 0,35 0,51 0,49 0,53 0,58 0,61 0,89 0,93 0,76 0,82 0,54 0,58 1,50 1,51

Примечание: Тгод – средняя годовая температура воздуха, Т01 – средняя январская температура воздуха, Т07 – средняя июльская температура воздуха, R – годовая сумма осадков, Rвег – сумма осадков вегетационного периода, Ку – коэффициент увлажнения. В числителе приведены средние величины за 19311960 гг., в знаменателе – за 1965-2010 гг. Из таблицы видно, что средняя годовая температура воздуха увеличилась в пределах всех ландшафтов Северного Кавказа. Ее прирост составил 0,7С в равнинных умеренных аридных, а также в равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтах; 0,5С в предгорнохолмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных; 0,3С в горных умеренных гумидных, а также в горных умеренных семигумидных и горных холодноумеренных; 0,2С в горных умеренных семиаридных и 0,4С в высокогорных луговых ландшафтах. Наиболее заметное потепление произошло в равнинной, предгорной и среднегорной частях, и в меньшей степени в котловинах и высокогорьях. Основной вклад в потепление внесло увеличение температуры в холодное время года, тогда как термические условия периода активной вегетации или почти не изменились, или улучшились крайне незначительно. Годовое количество осадков также возросло почти во всех рассматриваемых ландшафтах Северного Кавказа, за исключением 66

высокогорных луговых. В классе равнинных ландшафтов наибольший прирост (59-66 мм, до 12%) отмечается в пределах равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных, а также в предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидых ландшафтах, в то время как в равнинных аридных ландшафтах они возросли в меньшей степени (30 мм или 8%). В горной части наибольший прирост осадков отмечается в пределах горных умеренных гумидных ландшафтов (132 мм или 17,5%), а также горных умеренных семиаридных (12,3%). Что касается осадков вегетационного периода, то они в большей степени увеличились в равнинных ландшафтах (до 12-14%), и в меньшей – в горной части. Коэффициент увлажнения, несмотря на рост температуры и количества выпадающих осадков, изменился крайне незначительно: его прирост нигде не достигает 0,10. В предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтах величина Ку превысила граничные значения, разделяющие степные и лесостепные ландшафты. Однако для данного ландшафта характерна несколько большая амплитуда колебаний климатических параметров, обусловленная положением на стыке между равнинной и горной частями. Таким образом, общие климатические изменения в пределах большинства ландшафтов Северного Кавказа проявляются в виде тенденции роста температуры воздуха и некотором увеличении количества выпадающих осадков; при этом увлажнение, оказывающее наибольшее влияние на формирование ландшафтов, кардинально не меняется. Литература 1. Заурбеков Ш.Ш. Современные климатические изменения и их влияние на ландшафтную структуру региона (на примере Северного Кавказа). Автореф. дис. докт. геогр. наук. Грозный, 2011. — 48 с.

Исаев А.И., Сафарбаков А.М., Богданович Д.В., Майрович Ю.И. КОНСТРУКЦИЯ ИМПУЛЬСНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, Иркутск, Россия Isaev A.I., Safarbakov A.M., Bogdanovich D.V., Mairovich Y.I. DESIGN PULSE COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE Irkutsk Branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation, Irkutsk, Russia Камера сгорания – устройство газотурбинного двигателя для основного подогрева рабочего тела [1]. Камера сгорания (КС) – один из основных узлов 67

ГТД. Её назначение – сжигание топлива и получение высоконагретого рабочего тела. В отличие от процесса сгорания в камерах сгорания поршневых двигателей, процесс горения в камерах сгорания ГТД протекает непрерывно в потоке воздуха, движущегося с большими скоростями. В настоящее время еще не созданы надежные методы аналитического расчета камер сгорания. Поэтому проектирование камер сгорания в значительной степени связано с использованием опыта действующих моделей и специальных исследований. Существует много типов камер сгорания для газотурбинных двигателей. Однако всем им присущи общие аэродинамические характеристики. Так, для всех КС воздух из-за компрессора поступает в жаровую трубу через фронтовое устройство, выполненное в виде топливной форсунки и завихрителя вокруг нее. Внутри жаровой трубы необходимо обеспечить существование большой циркуляционной зоны или зоны обратных токов (ЗОТ) для стабилизации пламени, эффективное разбавление продуктов сгорания и экономичное использование воздуха, охлаждающего стенки [2]. Импульсная камера сгорания обладает всеми перечисленными характеристиками за исключением одной, заключающейся в том, что процесс горения топлива в ней происходит импульсами. Такая камера сгорания работает в режиме пульсации, и импульс газовой струи развивается не непрерывно, как у камер сгорания ТРД, а в виде серии импульсов, следующих друг за другом. Импульсная камера сгорания представляет собой трубчатую КС (рис. 1) состоящую из: фронтового устройства 1, выполненного в виде обратного клапана и обеспечивающего подачу воздуха в жаровую трубу; жаровой трубы +

1 2

Gв 8 4

+ -

GТ Рис. 1. Схема импульсной камеры сгорания 5, обеспечивающей определенный объем для ЗОТ; газосборника 6, обеспечивающего создание давления в КС; импульсной топливной форсунки 8, осуществляющей импульсную подачу топлива в жаровую трубу и свечи розжига топлива 7. Фронтовое устройство 1 состоит: из седла клапана, имеющего профилированные отверстия для прохода сжатого воздуха; тарелки обратного клапана 2; штока 3, на котором закреплена тарелка обратного клапана; 68

возвратной пружины 4. Тарелка обратного клапана вместе со штоком имеет возможность перемещения вдоль оси клапана и может перекрывать доступ воздуха в жаровую трубу. Обратный клапан – вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе [3]. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически. Принцип действия заключается в том, что при отсутствии потока среды через арматуру, тарелка 2 в обратном клапане под действием пружины 4 находится в положении «закрыто», то есть, в седле корпуса 1. При возникновении потока тарелка обратного клапана под действием его энергии открывает проход через седло. Для того, чтобы поток среды изменил своё направление на противоположный, он должен остановиться. В этот момент скорость потока становится нулевой, тарелка возвращается в исходное закрытое положение, а давление с обратной стороны прижимает тарелку, препятствуя возникновению обратного потока среды. Таким образом, срабатывание обратной арматуры происходит под действием самой среды и является полностью автоматическим. За тарельчатым клапаном по потоку устанавливается свеча зажигания 7, и форсунка с импульсной подачей топлива 8. Топливная форсунка обеспечивает распыливание топлива в жаровой трубе. В импульсной камере сгорания применена топливная форсунка от турбостартера ТС-21. В её конструкцию внесены изменения, заключающиеся в импульсной подаче топлива в камеру сгорания. Для осуществления импульсной подачи топлива в форсунке в топливный канал вмонтирован электромагнитный клапан 9 (рис. 2). Он состоит из электромагнитного соленоида 1, иглы 2 и возвратной пружины 3, необходимой для возвращения иглы в седло топливного канала 6. При подаче напряжения через контакты 4 к обмотке соленоида он втягивает в себя иглу, которая открывает топливный канал 6 к распылителю топливной форсунки. При отсутствии напряжения игла под действием возвратной пружины перекрывает проход топлива из канала 5 от топливного насоса к распылителю.

Рис. 2. Электромагнитный клапан для импульсной подачи топлива Импульсная КС работает по следующему циклу: 69

1. Под действие набегающего потока обратный клапан открывается, воздух поступает в КС, форсунка впрыскивает горючее, и в камере образуется топливная смесь. 2. Топливная смесь воспламеняется и сгорает, давление в КС резко возрастает и закрывает обратный клапан. Продукты сгорания, расширяясь, истекают из газосборника КС, создавая реактивную тягу. 3. Давление в камере уравнивается с атмосферным. Под напором воздуха во фронтовом устройстве обратный клапан открывается, и воздух начинает поступать в камеру, топливная форсунка впрыскивает топливо и КС переходит к 1 фазе. Импульсная КС имеет принципиальное отличие от КС непрерывного действия ТРД, которое заключается в наличие обратного клапана, очевидным назначением которого является предотвращение обратного движения рабочего тела вперёд по ходу движения летательного аппарата (что свело бы на нет реактивную тягу). В ТРД этот клапан не нужен, поскольку обратному движению рабочего тела в тракте двигателя препятствует «барьер» давления на входе в камеру сгорания, созданный в ходе сжатия рабочего тела. В импульсной КС необходимое для совершения работы повышение давления достигается благодаря нагреву рабочего тела (при сжигании топливновоздушной смеси) в постоянном объёме, ограниченном стенками камеры, клапаном, и инерцией газового столба в жаровой трубе. Поэтому импульсная КС с точки зрения термодинамики тепловых двигателей относится к иной категории, чем КС ТРД. Её работа описывается циклом Гемфри (Humphrey), в то время как работа КС ТРД описывается циклом Брайтона. Газосборник 7 импульсной камеры сгорания представляет собой сужающееся устройство и служит для подачи горячих газов к сопловым аппаратам газовой турбины. Свеча зажигания - устройство для воспламенения топливно-воздушной смеси. Она срабатывает на каждом цикле, в определённый момент работы камеры сгорания. Поджог горючей смеси производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч вольт, возникающим между электродами свечи. В импульсной камере сгорания применена свеча зажигания от автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Проектируемая импульсная камера сгорания для ГТД позволит существенно снизить расход топлива, повысить удельный импульс газовой струи из газосборника, снизить эмиссию вредных веществ в атмосферу. Литература 1. ГОСТ Р51852 – 2001 Установки газотурбинные. Термины и определения. Введ. 25.12.2001. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 15 с. 2. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. —566 с, ил. 3. ГОСТ 24856-81 Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения. Введ. 01.01.81. — М.: Изд-во стандартов, 1981. — 7 с. 70

Ицкова П.Г. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ КОАГУЛЯЦИИ КРОВИ Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан Itskova P.G. MATHEMATICAL MODELLING OF DYNAMICS OF BLOOD COAGULATION Kazakh National University named after Al-Farabi, Almaty, Kazakhstan The dynamics of process of blood coagulation are investigated by the methods of qualitative theory of differential equations and in the numerical experiments. В настоящей работе на точечном аналоге двумерной математической модели, учитывающей каскад сложных химических превращений, диффузию и конвективный перенос активатора и ингибитора, теоретически изучаются возможные режимы коагуляции крови. Показано, что при течении крови в сосуде с поврежденной стенкой возможны автоколебательные и неединственные стационарные состояния. Для описания макроскопических эффектов в кровотоке используется модификация математической модели [1] процессов свертывания крови in vitro и принятая в работе [2] кинетика химических реакций. Для качественного анализа динамики коагуляции строится точечный [3] аналог математической модели массопереноса активатора и ингибитора в плоском канале конечной длины (исследуемый участок сосуда), одна из стенок которого повреждена:

 1  0 :   1;   1 .

Здесь  - отношение длины участка сосуда к его ширине,  отношение начальной концентрации ингибитора к концентрации протеина, Le , Pe , M числа Льюиса, Пекле, химический аналог числа Маха,  , 1 ,  2 константы скоростей реакций взаимодействия метаболитов и их инактивации, b константа скорости сложной химической реакции, включающей автокатализ, образование ингибитора и его взаимодействие с активатором. В дальнейшем будут рассматриваться случаи М<1 или M<<1, представляющие интерес. Стационарные состояния системы уравнений (1), (2) определяются с помощью бифуркационных диаграмм на плоскости «параметр, характеризующий скорость инактивации ингибиторара χ2, концентрация активатора в стационарном состоянии»: 71

Устойчивость стационарных состояний многопараметрической системы анализируется первым методом Ляпунова на плоскости двух параметров при фиксированных значениях остальных. Ниже приводятся параметрические уравнения границы нейтральной устойчивости на плоскости ε, χ2:

Параметрические уравнения границы апериодической неустойчивости стационарных состояний - границы седел на плоскости ε, χ2 имеют вид

Уравнения (6) и (7) совпадают с параметрическими уравнениями границы, выделяющей параметрическую область с неединственными стационарными состояниями на плоскости  2 ,  s , проходящей через экстремумы бифуркационных диаграмм. Следовательно, апериодическая неустойчивость (положение равновесия типа седло) возможна только в случае неединственных стационарных состояний. 72

На рисунке 1 представлена картина деления плоскости  2 ,  s на области возможных режимов коагуляции. Рис. 1. Бифуркационные диаграммы при возрастании параметра  (кривые 1-5), границы периодической неустойчивости (кривая 6) и апериодической неустойчивости (кривая 7). I, IV – области c устойчивым режимом коагуляции при низкой (I) и высокой (IV) концентрациях активатора, II – область периодической неустойчивости (внутри кривой 6, но вне кривой 7), III область апериодической неустойчивости (внутри кривой 7) Как можно видеть из рис. 1, при фиксированных значениях параметров возможны гистерезисные (кривые 1-3) с критическими условиями типа «воспламенение» и «потухание» и бескризисные (кривые 4,5) режимы коагуляции. Взаимным расположением кривых 1-5 и 6, 7 выделяются четыре параметрические области возможных режимов коагуляции, соответствующие устойчивому (I,IV) или неустойчивому (II) положениям равновесия типа узел или фокус, и апериодически неустойчивому положению равновесия типа седло (III). Оно на практике не реализуется. В области II положения равновесия типа узел или фокус неустойчивы динамически, возможны автоколебательные режимы коагуляции. При значении химического числа Маха близком к нулю математическая модель (1), (2) становится кинетической, скорость кровотока близка к нулю. Качественный анализ такой модели показывает существование бистабильности (область III), а также уменьшающейся при увеличении M области периодической неустойчивости (II). Таким образом, прогнозируемые нелинейные явления обусловлены кинетикой сложных химических реакций с автокатализом. Численным решением задачи (1), (2) методом Розенброка реализованы автоколебательные (фазовые траектории наматываются на устойчивый предельный цикл), неединственные, асимптотически устойчивые режимы без колебаний и затухающих колебаний. Нелинейная временная динамика упрощенной математической модели прогнозирует пространственновременную динамику исходной двумерной модели. Качественный анализ и планируемые на его базе численные эксперименты, возможно, найдут применение для управления коагуляцией крови.

Литература 1. Лобанов А.И., Старожилова Т.К., Гурия Г.Т. Численное исследование структурообразования при свертывании крови//Математическое моделирование.– 1997. – Т.8, 2. №8. – С. 83-95. 3. Чуличков А.Л., Николаев А.В., Лобанов А.И., Гурия Г.Т. Пороговая активация свертывания крови и рост тромба в условиях кровотока//Математическое моделирование. – 2000. – Т.12, №3. – С. 75-95. 4. Лукьянов А.Т., Артюх Л.Ю., Ицкова П.Г. Резонансное равновесие в задачах теории горения – Алма-Ата: Наука, 1989. –180с.

Казбекова С.Б. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС», Москва, Россия Kazbekova S.B. IMPROVINGTHE EFFICIENCY OFALUMINUM INDUSTRYBASED ONTHE APPLICATION OFNANOTECHNOLOGY National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia Характерной особенностью современной модернизации алюминиевой промышленности выступает то, что, помимо развития для этого традиционных технологий и инноваций, уже имеются научно-исследовательские разработки, которые могут радикально изменить эти традиционные технологии производства алюминия в целом и осуществить переход к установкам непрерывной разливки и проката, процессы формирования в "гидросостоянии", а также изготовление слоистых и пеноалюминиевых композитов на основе современных нанотехнологий [1]. В отличие от внедряемых инноваций к традиционным технологиям, нанотехнология имеет дело с разнообразными структурами вещества, характерный размер которых порядка миллиардных долей метра. Наноматериалы – материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых, хотя бы в одном измерении, не превышают 100 нм, и, вследствие чего, обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками. Нанотехнология совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать объекты и материалы из отдельных атомов, молекул и компонентов с размерами от 1 до 100 нм хотя бы в одном измерении. К настоящему времени установилась следующая классификация наноматериалов: нанопористые структуры (терморасширенный графит, 74

наноструктурированный углерод, цианиты); наночастицы (частицы диаметром от 2 до 100 нм); нанотрубки и нановолокна (цилиндрические образования углеродных атомов диаметром от 0,5 до 10 нм и длиной несколько мкм); нанодисперсии (коллоиды, взвесь частиц размером от 1 до 1000 нм в органических или неорганических жидкостях); наноструктурированные поверхности и пленки (плоские наноструктуры толщиной в один или несколько атомов); нанокристаллы и нанокластеры (частицы упорядоченной структуры размером от 1 до 5 нм, содержащие до 1000 атомов). Особенно широкое распространение нанотехнологии получают в алюминиевой промышленности. Так, американская компания Argonide производит нанофильтрыNanoCeram, в которых для очистки воды используются нановолокна из оксида алюминия (кстати, разработанные в свое время в Томске). Эти фильтры позволяют доводить до состояния питьевой воду, взятую практически из любого источника [1]. В качестве примера наноматериала можно отметить наноалюминий в ракетном топливе. Это порошок АI с размером зерен менее 100 нм. Компания Pilkinson разработала самоочищающееся стекло ActivGlass, покрытое наночастицами, которые предотвращают прилипание грязи и капель воды, а также заряжаются от солнечного света. Ученые обнаружили, что с помощью наночастиц силиката алюминия можно получить устойчивое к царапинам покрытие, которое подходит для обработки множества привычных вещей: от контактных линз до автомобилей. Пеноалюминиевые композиты являются результатом инновационной деятельности по управлению структурными параметрами материалов, изготавливаемые по специальной технологии. При этом поры составляют более 2/3 общего объема материала. Пеноматериал имеет высокую удельную жесткость, низкую тепло- и электропроводность, высокое звукопоглощение. Эти свойства, вместе с полной утилизацией и экологической чистотой, делают алюминиевый пеноматериал привлекательным для применения в строительстве и транспорте. Важнейшим направлением развития в нанотехнологии является постоянное совершенствование методов нанопроизводства, ведь наноструктура, которую нельзя построить, не слишком полезна. В настоящее время в нанотехнологиях применяются два принципиально разных подхода к обработке вещества и созданию наноизделий и наноструктур: технологии «сверху-вниз» ( top-down) и «снизу-вверх» (bottom-up). Подход «сверху-вниз» заключается в обработке вещества с последовательным уменьшением размеров до требуемых (нанометровых) размеров. Наноструктура создается в объемном материале, как это принято в классических технологиях интегральных схем на основе кремния (планарная технология с использованием фотолитографии, рентгенолитографии и др.) [2]. Процесс формирования наноструктур по принципу «сверху-вниз» предусматривает обработку макромасштабного объекта или структуры и постепенное уменьшение их размеров вплоть до получения изделий с 75

нанометровыми параметрами методами литографии и нанолитографии. Технология «снизу-вверх» заключается в том, что при создании наноструктур набирают и выстраивают отдельные атомы и молекулы в упорядоченную структуру. Этот подход также осуществляется с помощью самосборки или некоторой последовательности каталитических химических реакций с участием углеродных нанотрубок, электропроводящих полимеров, биологических клеток и белковых структур. Каждая из указанных технологий создания наноструктур имеет свои достоинства и недостатки, поэтому ведется активный поиск компромиссных решений на основе комбинации этих технологий. Все технологии, включающие манипуляцию отдельными атомами, слишком медленные и громоздкие, особенно если нужно создать массивную структуру или достаточное количество инкапсулированного лекарства. Самой важной из всех технологий нанопроизводства является самосборка из-за её способности производить структуры на различных масштабах длины и низкой стоимости. Нанотехнологиям в настоящее время уделяется огромное внимание не только в связи с необходимостью форсированного развития алюминиевой промышленности или иных отраслей экономики, но и в более широком аспекте. К примеру, исследуется возможное влияние этих технологий на экономический рост и экономическую картину мира в целом: речь идет о новых рынках, появлении товаров и услуг следующего поколения, влиянии нанотехнологий на здоровье человека и окружающую его среду. Среди основных предполагаемых достижений нанотехнологий заявлены (обещанные в ближайшие 25-50 лет) такие масштабные успехи, как биологическое бессмертие, появление дополнительных свойств с приставкой «супер» у ряда материалов и возможность прямого синтеза объектов из атомов и молекул, так называемого механосинтеза. Механосинтез - это сборочный процесс, осуществляемый одновременно огромным количеством наномеханизмов, скомпонованных в единое устройство. На вход устройства механосинтеза подается набор веществ, далее, согласно определенным алгоритмам, наномеханизмы производят сборку, на выходе получается готовый продукт. Главным экономическим аспектом механосинтеза можно назвать отсутствие промежуточных стадий обработки материалов, и, как следствие, значительное сокращение количества отходов. Возможно, это будет полностью безотходная технология. Дополнительным существенным аспектом является ускорение производства. Помимо этого, устройство механосинтеза может также осуществлять обратный процесс, «разбирая» поданные на вход материалы или предметы до молекулярного или атомарного уровня. Этот аспект технологии сулит получение огромных количеств сырья из отходов, снимая затраты на сепарацию и позволяя утилизировать даже такие отходы, в отношении которых ранее это было невозможно. При этом оба этих аспекта значительно снижают себестоимость производства. Однако существует еще один важный параметр стоимости 76

энергоемкость. Поскольку механосинтез позволяет значительно снизить себестоимость сырья и его обработки, энергоемкость производственного процесса выходит на первый план. Наномеханизмам практически безразлично, какие объекты собирать, при условии наличия схемы сборки объекта, поэтому получается, что практически любые предметы будут стоить ровно столько, сколько стоит потраченная на сборку энергия. Допустим, в случае сборки сложных устройств увеличение энергозатрат будет происходить за счет дополнительных модулей сепарации вещества на входе и его подачи на фронт сборки. Представляется, что десятикратного увеличения энергорасходов будет более чем достаточно для организации сколь угодно сложных объектов [3]. Вместе с тем следует особо подчеркнуть, что для успешного внедрения нанотехнологий в экономику недостаточно просто использования достижений фундаментальной науки. Оно должно быть связано с активным и плодотворным сотрудничеством между бизнесом, промышленностью, наукой и государством. С целью получения максимального экономического эффекта от результатов исследований и разработок в области нанотехнологий очень важно обеспечить своевременный их перевод в инновационную продукцию[4]. Среди разнообразных научно-технических достижений и перспективных идей в области нанотехнологий необходимо уже на начальной стадии исследований и разработок тщательно отобрать те, которые можно достаточно быстро внедрить в промышленное производство и продвинуть на рынок. Сделать их приоритетными и поддержать серьезными фундаментальными исследованиями. Задача заключается не в том, чтобы построить бизнес, подходящий для нанотехнологий, а, наоборот, в том, чтобы создать нанотехнологии, подходящие для бизнеса. Резюмируя вышеизложенное, отметим, что в настоящее время в алюминиевой промышленности широкое распространение получают нанотехнологии, с которыми связаны масштабные успехи во многих областях производства, появление дополнительных свойств с приставкой «супер» у ряда материалов и возможность прямого синтеза объектов из атомов и молекул, так называемого механосинтеза. Ожидается, что основным следствием применения нанотехнологий в производстве алюминия, так же как и в экономике в целом, будут: снижение издержек на производство и доставку большого количества материальных объектов; увеличение информационного обмена; значительное увеличение жизненного цикла ресурсов и др. Литература 1. Конюхов М., команда NanoTex. Новые экономические аспекты нанотехнологий.Источник:Сnews.1августа2007г.http://rnd.cnews.ru/reviews/index _science.shtml?2007/08/01/261068_3. 2. http://news.kremlin.ru/media/events/photos/big/41d2b2c5d7034abe973e.jpg. 77

3. Нанотехнологии: промышленная революция 2.0, статья от 20 августа 2010, http://www.nanonewsnet.ru/articles/2010/nanotekhnologii-promyshlennayarevolyutsiya-20. 4. Дмитриев А.Н., Брума А. Проблемы внедрения, управления и оценки экономической эффективности инноваций с применением нанотехнологий. Журнал «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века» № 9, 2008.

Казбекова С.Б. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИЙ Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС», Москва, Россия Kazbekova S.B. PRODUCTION UPGRADING EFFICIENCY OF THE ALUMINUM ON THE BASIS OF INNOVATION IMPLEMENTATION National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia По масштабам производства и потребления алюминий в мировой экономике занимает первое место среди цветных металлов. Это связано не только с такими преимуществами алюминия перед другими конструкционными материалами как низкий удельный вес, высокая коррозионная и термическая стойкость, легкость формования и обработки, огнестойкость, высокая электропроводимость и отсутствие магнитных свойств, которые особенно важны для авиации, автомобилестроения, электроники и судостроения; нетоксичность и влагостойкость для пищевой промышленности и индустрии упаковочных материалов, а невосприимчивость к разрушительному воздействию воздуха, температуры и влажности (коррозии) идеальное качество для транспортной отрасли, промышленного и жилищного строительства [1]. В сочетании с наличием больших запасов исходного сырья и дешевизной алюминия по сравнению с другими металлами эти свойства обеспечили его массовое применение во всех отраслях экономики. Алюминий также принадлежит к числу наиболее экологичных металлов. Его производство наносит гораздо меньший вред экологии, чем производство других металлов. К примеру, выбросы загрязняющих веществ при производстве никеля превышают аналогичные показатели алюминиевой отрасли в 31 раз, а удельные выбросы сернистого ангидрида – в среднем, в 387 раз. Алюминий легко поддается переработке и может использоваться вторично неограниченное количество раз. Переработка 1 килограмма алюминия экономит 8 килограммов бокситов, 4 килограмма химикатов и 14 кВт-ч электроэнергии [2]. В последние годы многие аналитики сферы производства легких металлов и сплавов пророчат России звание «алюминиевой сверхдержавы»: современные тенденции на мировом рынке ведут к повышенному спросу на 78

российский металл. У российских предприятий действительно есть реальный шанс выйти в лидеры мировой алюминиевой промышленности при условии, что будет решен вопрос сырья и модернизированы производственные линии. В настоящее время в России, помимо исследовательских и конструкторских подразделений крупных заводов, действуют целые научные центры, которые занимаются разработкой новейших инноваций и методик в области производства первичного и вторичного алюминия и его сплавов. Так, модернизация производственных линий и увеличение производительности многих отечественных предприятий стали возможными благодаря разработкам Сибирского научно-исследовательского, конструкторского и проектного института алюминиевой и электродной промышленности (СибВАМИ). За последние несколько лет эта организация разработала и успешно внедрила несколько уникальных технологий, способствующих повышению эффективности производства алюминия не только в России, но и за рубежом. К числу последних разработок СибВАМИ относятся: новая технология производства анодной массы методом сухого смешивания и брикетирования, создание автоматических плавильно-литейных комплексов, а также ряд методик по переработке первичного алюминия. Некоторые инновации института стали поистине революционными для российских предприятий [3]. По данным аналитиков компании РУСАЛ, в настоящее время около 80% российского алюминия производится с помощью электролизеров Содерберга с самообжигающимися анодами как наиболее совершенных в свое время. Однако растущий спрос на алюминий и необходимость увеличить объемы производства обнажили и некоторые недостатки самообжигающихся анодов. Так, в установках Содерберга довольно высок расхода электроэнергии и углерода, как и уровень выделения вредных веществ при производстве. В то же время, приверженцы данной технологии (довольно широкий круг отечественных и зарубежных предприятий) отмечают высокий потенциал самообжигающихся анодов при усовершенствовании отдельных ее элементов. Поэтому модернизация отечественных алюминиевых предприятий касается, в основном, снижения энергозатрат, решения экологических проблем и повышения производительности установок Содерберга. Совершенствование технологии Содерберга ведется сразу в нескольких российских компаниях. Например, лидер отечественной алюминиевой промышленности компания РУСАЛ (которая входит в так называемый «клуб Содерберга», объединяющий крупнейшие заводы мира) с 2004 года реализует программу модернизации производства за счет внедрения новых моделей электролизеров (РА-300 и РА-400). Эти агрегаты позволяют освоить технологию «сухого» анода и относятся к числу «зеленых» инноваций: их установка на заводе в Хакасии позволила на 50% уменьшить выброс вредных веществ. Новые электролизеры значительно повлияли и на продуктивность завода: в среднем линия РА-300 производит до 2412 кг алюминия в сутки (показатели 79

РА-400 немного выше). Руководство РУСАЛ отмечает, что благодаря внедрению новых технологий в области самообжигающихся анодов производительность завода в ближайшие пять лет может заметно возрасти. В рамках программы по модернизации в некоторых российских предприятиях широко внедряется и совершенствуется еще одна технология обожженные аноды ставшая для российских металлургов хорошей перспективой развития производства. Концепция обожженных анодов была принята в качестве основной руководством холдинга СУАЛ: переход на новую технологию полным ходом идет на заводе «ИркАЗ», одном из самых крупных заводов компании. По мнению специалистов СУАЛ, обожженные аноды, хоть и дорогая, но более эффективная технология по сравнению с электролизерами Содерберга: при ее использовании загрязнение атмосферы сводится к минимуму, а производительность предприятия значительно повышается. Экспериментальные линии электролизеров с обожженными анодами были установлены в цехах Уральского алюминиевого завода группы СУАЛ. Первые несколько месяцев испытаний показали высокие результаты по эффективности и экологической безопасности технология обожженных анодов легла в основу нового проекта СУАЛ по вводу в эксплуатацию новейшей модернизированной линии электролизеров «ИркАЗ-5». По расчетам аналитиков, инвестированные в этот довольно амбициозный проект 400 миллионов долларов должны окупиться в течение нескольких лет после запуска линии: ее теоретическая мощность составляет около 166,5 тысяч тонн алюминия в год это почти две трети нынешних объемов производства [3]. Другая не менее эффективная алюминиевая промышленная инновация – «ЭкологичныйСодерберг» разработана в рамках проекта «Создание экологически приемлемой технологии Содерберга». 10 июня 2010 года на Красноярском алюминиевом заводе (КрАЗ) презентовали технологическое know-how экологичную и конкурентоспособную технологию электролиза алюминия Содерберга. Новую, гораздо более дешевую, технологию разработали специалисты инженерно-технологического центра Красноярского филиала ООО «РУС-Инжиниринг», а испытывать новый способ получения алюминия также будут на КрАЗе [4]. Для усовершенствования способа получения первичного алюминия в лаборатории КрАЗа разработана серия know-how. Известно, что добиться серьезного экологического эффекта позволяют: - оснащение электролизной ванны съемным укрытием, способным обеспечивать высокую герметичность, удерживая более 95% вредных веществ; - внедрение технологии «коллоидного» анода это исключает появление отстоя пека и расслоение анода; оснащение электролизера дополнительным газоотсосом и усовершенствованной конструкцией токопровода. В целом, комплекс мероприятий позволит снизить выбросы суммарного фтора на 77%, СО на 37%, бенз(а)пирена на 60%, пыли на 73%, FxCy на 80%. Срок службы нового электролизера в два раза больше 80

неусовершенствованного, а, значит, и твердых отходов от него в два раза меньше, чем от старого. Кроме того, технология менее привередливая к сырьевой базе, чем нынешняя, что даст серьезный экономический эффект. Ноу-хау запущено пока только на одном участке с мощностью в 60 тысяч тонн алюминия в год. Он начал работать с 1 апреля 2008 года. Далее планируется усовершенствовать еще четыре корпуса КрАЗа. В 2010-2015 годах технология будет внедрена на всех предприятиях ОК РУСАЛ, работающих по технологии Содерберга: Красноярском, Братском, Иркутском, Новокузнецком и Волгоградском. Новый электролизер КрАЗа альтернатива современной технологии обожженных анодов. Однако переход на обожженные аноды требует привлечения огромных средств только для КрАЗа вложения должны составить порядка $2 млрд., тогда как переход на усовершенствованную технологию Содерберга обойдется в 5 раз дешевле и позволит эффективно эксплуатировать сегодняшние электролизеры еще в течение 20-30 лет. Резюмируя все вышеизложенное, можно отметить, что в настоящее время в алюминиевой промышленности осуществляется последовательная модернизация производства на основе совершенствования традиционных технологий и внедрения инноваций, позволяющих добиваться существенного улучшения технико-экономических показателей и экологических характеристик технологических процессов, повышения эффективности производства алюминия и его сплавов и таким образом обеспечить устойчивое развитие данной отрасли. Литературa 1. Николаев В. Обзор мирового рынка алюминия в июне 2004г. Информационное агентство “KazakhstanToday”, 30 июня 2004г. 2. Программа по развитию горно-металлургической отрасли Республики Казахстан на 2010-2014 годы. Разработчик Министерство индустрии и новых технологий Республики Казахстан. 3. Новые технологии в производстве алюминия. Статья ООО «ПОАльфаметалл» от 19 февраля 2007 г.,http://www.alfametal.ru/?id=newtek. 4. http://inventions.ru/page_b_28.html.

Касьянов Н.Н., Семенов А.С. МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Санкт-Петербургский национально исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Россия 81

Kasyanov N.N., Semenov, A.S. MOBILE MONITORING SYSTEM FOR INTEGRAL CHARACTERISTICS HUMAN ORGANISM Saint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics, Russia Инновационность представленного комплекса заключается в том, что измеряемым параметром в данной работе является не только пульсации в сердечно-сосудистой системе, но и измерение ритмов дыхания посредством измерения пульсации температуры потоков воздуха в носовой полости. Комплексное измерение пульсаций сердечно-сосудистой системы и ритмов дыхания позволит наиболее полно и своевременно оценить физическое и психологическое состояние. Дыхательная и сердечно-сосудистая системы взаимосвязаны очень тесно. При дыхании изменяется объем грудной клетки, сердечной мышце приходится работать в уменьшающемся объеме. Для адаптации работы сердца в условиях переменного объема происходит постоянное варьирование частоты и амплитуды сокращения сердечной мышцы. Главной задачей данной работы является разработка прибора, способного точно и комплексно исследовать состояние человека-оператора. В настоящее время в большинстве развитых стран в минимальный пакет медицинских обследований входят флюорография, электрокардиограмма (ЭКГ) и ринограмма. В отечественных медицинских исследованиях также практикуется флюорография и ЭКГ, но ринологические исследования фактически не проводятся, основными причинами сложившейся ситуации являются, в первую очередь, отсутствие установленных предписаний касательно ринологических исследований при проведении общего обследования организма. Кроме того высокая стоимость препятствует широкому использованию ринометров и риноманометров. Перечисленные выше приборы и методы непригодны для создания средств оперативного контроля состояния человека по ряду причин. Во-первых, большие габаритные размеры не позволяет проводить измерения длительное время, во-вторых, уществующие приборы, основанные на различных принципах действия, оснащаются масками и системой трубок, которые вносят искажения в параметры исследуемого воздушного потока. В результате параметры дыхания частично теряются и искажаются. Существующие системы диагностики дыхательных путей не способны измерить малых колебаний скорости и температуры потока воздуха в внутри носовой полости при дыхании. Этот недостаток является весьма существенным, по причине того, что малые колебания параметров несут в себе наибольшую информативную ценность. Именно колебания параметров дыхания в пределах от 1% до 10% среднего значения служат объектом исследования при проведении ранней диагностики и классификации дыхания ПриборноПрограммного Комплекса (ППК), разработанном в СПбГУ ИТМО [1]. 82

Предпосылкой для разработки мобильного комплекса и прецизионно информативного ППК, параметром измерения в котором является пульсация температуры в потоке воздуха. Размеры чувствительной части не превышают 1 мм в диаметре, что позволяет разместить данное устройство в преддверии носа. Одной из ключевых задач при создании корпоративной системы мониторинга является передача информации по средствам радиоканала. Передающее устройство должно быть миниатюрных размеров и обладать низким энергопотреблением, так как система должна работать длительное время в автономном режиме. Благодаря успехам современной электронике на рынке представлено большое количество миниатюрных беспроводных приемопередающих устройств с системами энергосбережения. Для реализации ППК был использован комплект трансмиттеров и отладочных плат Texas Instruments EZ430-RF2500. Используемый стек протоколов сетевой стек SimpliciTI позволяет организовывать сенсорные сети различных топологий, кроме того, наличие в стеке SimpliciTI интеллектуальной системы позволяет увеличить площадь покрытия радиосигнала и при этом существенно повысить надежность беспроводной сети. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин». Литература 1. Рассадина А. А. Измерения и анализ флуктуаций температур, скорости и давления в каналах нерегулярной формы: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук / СПБ, 2007. -16с. 2. Розенбаум А.Н., Никитин А.И., Супоня А.А. Средства оперативного контроля состояния обслуживающего персонала человеко-машинных систем ответственного назначения. Институт Автоматики и Процессов Управления ПВО РАН, Владивосток, 2010.-7с. 3. ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин в электронные.

Клименко О.М., Конова С.В. ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ФАЗ В СОСТАВЕ КОНЦЕНТРАТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛГАМА Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Klimenko O.V., Konova S.V. THE STUDY OF MINERAL PHASES REACTIVITY INTO THE COMPOSITION OF ALGAMA’S DEPOSIT CONCENTRATE D.I. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia На сегодняшний день цирконий является единственным редким элементом, мировое потребление которого составляет сотни тыс. т/год. Это 83

связано с широким спектром областей его применения в высокотехнологичных отраслях (в ядерной энергетике, оборонной промышленности, для производства огнеупоров, легирования стали, эмалей, керамики, газопоглотителей и др.). Планируемый уровень потребления циркония в России к 2015 г. – 150-200 тыс. т/год. Основными промышленными сырьевыми источниками циркония в мире являются цирконовый и бадделеитовый концентраты. Единственный в России производитель циркониевого сырья – Ковдорский ГОК выпускает в год от 3 до 5 тыс. т бадделеитового концентрата. Решить проблему обеспечения текущих и будущих потребностей в цирконии можно путем освоения потенциально промышленных месторождений, одним из которых является открытое в 1985 г. месторождение Алгама, расположенное в 1000 км севернее г. Хабаровска [1]. Месторождение характеризуется высоким содержанием циркония в руде, благоприятной формой залегания, не требующей больших вскрышных работ, и уникальной минерализацией циркония, не имеющей аналогов в мире. Особенностью руд месторождения Алгама является наличие в них, наряду с упорными цирконом, бадделеитом, в том числе вольфрамсодержащим [2], малоизученной кислоторастворимой разновидности циркона, именуемой гельцирконом [3]. С учетом многообразия цирконийсодержащих фаз в составе руд месторождения Алгама, скудных и противоречивых сведений о гельцирконе, представляло интерес с помощью различных физико-химических методов исследований (РФА, оптическая и электронная микроскопия, ИКспектроскопия) установить природу и состав минеральных фаз циркония в концентрате месторождения Алгама и изучить их реакционную способность по отношению к минеральным кислотам. В работе использовали черновой концентрат (ч.к.) месторождения Алгама, полученный гравитационным методом обогащения руды (dср=270 мкм), и фракцию -2+0,5 мм, результаты оптической микроскопии которых представлены на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1. Черновой концентрат месторождения Алгама (5,4) Рис. 2. Фракция -2+0,5 мм (5,4) По результатам комплексных исследований ч.к. и фракции -2+0,5мм месторождения Алгама установлено, что цирконий в составе образцов представлен различными оксидными и силикатными фазами: бадделеит, W84

содержащий бадделеит, натриевый и кальциевый катаплеиты, паракелдышит, власовит, эвдиалит, лемуанит. Выделения преобладающих оксидных фаз также очень разнообразны: большая часть бадделеита ассоциирует с кварцем в виде почковидных образований и тонких вкраплений гельбадделеита (рис. 3).

Рис. 3. Микрофотография и энергодисперсионные спектры бесцветных зерен В составе тонкодисперсной фазы обнаружены циркон и гельциркон. Эксперименты по выщелачиванию ч.к. эквимолярными растворами минеральных кислот (HNO3, HCl, H2SO4) показали, что степень извлечения циркония из ч.к. не превышает 1%, что свидетельствует о низкой реакционной способности преобладающих в его составе оксидных фаз. Повысить степень извлечения циркония до 60% удалось в режиме сульфатизации ч.к. концентрированной серной кислотой. Применение механической активации ч.к. позволило полностью перевести цирконий в раствор. Проведенные исследования свидетельствуют о перспективности вовлечения в переработку циркониевых руд месторождения Алгама со сложной циркониевой минерализацией путем создания уникальных вариантов технологических схем на основе механической активации. Литература 1. Быховский Л.З, Зубков Л.Б., Осокин Е.Д. Цирконий России: состояние, перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы // Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. № 2. М.: ВИМС, 1998. 120 с. 2. Некрасов И.Я., Ананьев В.В. Вольфрамсодержащий бадделеит – новая разновидность оксида циркония // Докл. АН СССР. 1990. Т. 313. Вып. 4. С. 947-950. 3. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре. М.: Изд. АН СССР. 1955. 672 с. Краснов А.С. РОЛЬ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ В СОВРЕМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Россия Krasnov A.S. CALS-TECHNOLOGIES IN MODERN MANUFACTURING Saint Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, Russia 85

Возникновение CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life Cycle Support), понимаемых как информационная поддержка жизненного цикла продукции, относят к 1985 году, когда по инициативе Министерства обороны США был взят курс на минимизацию затрат и времени на внедрение сложной технологической продукции. В качестве основного направления был взят курс на создание единого информационного пространства, что облегчило бы информационную поддержку продукции [1]. После распространения в сфере гражданского производства и в других странах (Швеция, Япония), CALS-технологии становятся неотъемлемой частью любой сложной продукции, и сопровождаются на протяжении всего жизненного цикла [2, c. 10]. На сегодняшний день практически невозможно представить программный продукт без информационной поддержки, поскольку она облегчает работу, как поставщику, так и заказчику. Определение области применения, основных положений, требований к информационной поддержке жизненного цикла продукции осуществляется в национальном стандарте ГОСТ Р 52611-2006 «Средства информационной поддержки жизненного цикла продукции». ГОСТ Р 52611-2006 определяет информационную поддержку жизненного цикла продукции следующим образом: «Концепция и идеология информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях, основанные на использовании единого информационного пространства (интегрированной информационной среды), обеспечивающие единообразные способы информационного взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и обслуживающего персонала, реализованные посредством нормативных документов (НД), регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными» [3]. Осуществляемая на сегодняшний день информационная поддержка существует с момента маркетинговых исследований до непосредственной утилизации продукции. Основным преимуществом CALS-систем является создание единого информационного пространства, представляющее возможность обеспечить доступ к данным в любое время в любом месте. По данным специалистов, показатели эффективности внедрения CALS-технология в промышленности США в целом составляют:  прямое уменьшение затрат на проектирование от 10 до 30%;  сокращение времени разработки изделий в 1,5 – 2 раза;  сокращение времени вывода новых изделий на рынок от 25 до 75%;  уменьшение доли брака и объема конструктивных изменений от 23 до 73%;  сокращение затрат на подготовку технической документации до 40%;  сокращение затрат на разработку эксплуатационной документации до 30% [2, c.21]. 86

Проведя анализ данных сведений, можно сделать вывод о том, что CALSтехнологии позволяют повысить эффективность производства за счет решения следующих задач:  создание более совершенного изделия, вывод его качества на новый уровень благодаря более полной информации, которая может быть учтена во время проектирования и принятия решений;  сокращаются затраты на проектирование и изготовление изделий, как материальные, так и временные;  функция логистической поддержки, интегрированная в производство, значительно снижает затраты на эксплуатацию. Потери предприятий, связанные с несовершенством информационного взаимодействия с поставщиками, только в автомобильной промышленности США составляют приблизительно 1 млрд долл. в год. Аналогичные потери имеют место и в других отраслях промышленности [2, c.21]. Однако, несмотря на все положительные моменты, не все предприятия стремятся к созданию единого информационного пространства из-за дороговизны его внедрения, и на сегодняшний день не все предприятия готовы к столь большим инвестициям. Следует понимать, что внедрение CALS-технологий позволит не только получить прибыль, но и расширить сферу применения своей продукции, причем как на внутренней арене, так и за рубежом. «По сведениям ФГУП «ГК «Россоборонэкспорт», ряд стратегических заказчиков вооружений военной техники (Индия, Китай, Южная Корея и др.) в качестве одного из основных условий заключения контракта на поставку военных кораблей, изделий авиационной, ракетной и другой наукоемкой техники выдвинули требование электронного сопровождения продукции. Подобные проблемы возникают также и у экспортеров гражданской продукции» [2, c.23]. На сегодняшний день в России CALS-технологии наиболее распространены в различных конструкторских бюро, на предприятиях по производству военного оружия, т.е. на тех предприятиях, где организован весьма сложный технологический процесс. Учитывая вышеописанное, можно сделать следующие выводы: 1. Внедрение CALS-технологий несет в себе не только экономию денежных средств, но и улучшение качества продукции. 2. CALS-технологии позволяют увеличить взаимодействие отечественного производителя с иностранным заказчиком и открывают новые возможности, в частности, вывода производимой продукции на мировой рынок. 3. Внедрение CALS-технологий позволяет предприятию привлечь более квалифицированных специалистов в области менеджмента качества и информационных технологий. 4. CALS-технологии повышают эффективность предприятий в связи с обновлением уже устаревших на сегодняшний день систем организации труда. 87

5. CALS-технологии увеличивают ориентацию на удовлетворение запросов потребителей за счет сбора информации от своих заказчиков на всех этапах жизненного цикла продукции. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин». Литература 1. Горбач В.Д. Некоторые аспекты реализации CALS-технологий в российском судостроении. Журнал «Морская радиоэлектроника». URL. http://mr.shipbuilding.ru/ (дата обращения 20.03.2012 г.) 2. А.Н. Ковшов, И.М. Ибрагимов, А.Д. Никифоров. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии CALS/ИПИ: учебное пособие. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 304 с. 3. ГОСТ Р 52611-2006. Средства информационной поддержки жизненного цикла продукции.

Кузнецов П.М., Горин А.В., Иванов А.Н. ВИЗУАЛЬНАЯ ОДОМЕТРИЯ НА ОПТИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ПО МЕТОДУ ЛУКАСА-КАНАДЕ Санкт-Петербургский государственный университет, Россия 1. Введение. Задача построения роботом карты прежде неизвестного окружения вместе с одновременным нахождением своей позиции в английской литературе носит название SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). В отличие от методов решения SLAM'а, основанных на данных от сонаров и лазерных дальномеров, в последнее десятилетие стали популярными варианты с применением камер. Такую вариацию задачи часто называют Visual SLAM. В дальнейшем, чтобы не использовать английскую аббревиатуру, будем называть эту задачу визуальной одометрией. Несмотря на заявляемые авторами возможности работы в режиме реального времени (в условиях ограничений, вводимых камерами, работа в реальном времени означает выдачу результатов с частотой близкой к 30Гц), подобные реализации визуальной одометрии зачастую не справляются с возложенными на них обязательствами ввиду того, что вычислительным ядром робота чаще всего является довольно слабый компьютер (из-за ограничения в потребления электроэнергии). Наиболее трудозатратными с точки зрения времени вычисления в подобных подходах являются этапы: • нахождения и сопоставления особых точек, на котором обычно используются такие алгоритмы, как SURF(Speeded Up Robust Feature) и SIFT(Scale-Invariant Feature Transform); • оптимизации полученной карты, где применяются различные варианты фильтра Калмана, либо некоторые варианты SBA (Sparse Bundle Adjustment). В данной статье предлагается модификация алгоритма визуальной 88

одометрии с применением оптического потока, вычисленного по методу Лукаса-Канаде [1]. 2. Обзор существующих решений. В последние годы было разработано много алгоритмов визуальной одометрии, которые можно условно разделить на две категории. 1. Методы, использующие монокулярную камеру, к примеру [2]. 2. Методы, использующие стереосвязку камер, [3]. Основное преимущество методов с несколькими камерами заключается в более простой задаче триангуляции (перевода точек из плоскости изображения в трехмерное пространство). Однако для её решения необходима предварительная калибровка связки камер. Кроме того, дополнительно налагается ограничение на синхронность получения кадров от камер, так как даже минимальный интервал в съемке при движении может привести к существенным ошибкам. Отметим, что, несмотря на некоторые отличия (например, отсутствие в методах на связках камер масштабной неопределенности, присущей монокулярным методам), подходы обеих категорий имеют много общего. В каждом случае требуется отследить особые точки на некотором наборе изображений. На основе полученных следов можно найти взаимное расположение камер, с которых были получены изображения, с точностью до определенного семейства гомографических преобразований пространства [4]. Более того, можно оценить взаимную структуру наблюдаемых точек пространства, соответствующих полученным следам. При условии наличия связки камер, используя известную калибровку связки, можно также построить трехмерное облако точек для каждого кадра. Аналогичные облака точек получают, используя RGBD камеру (такие сенсоры, как Microsoft Kinect, ASUS Xtion и т. п., позволяют получить не только кадр цветного изображения, но и кадр карты глубины, которую простыми преобразованиями можно привести к виду трехмерного облака точек). На основе этих наборов точек на двух последующих кадрах можно уточнить оценку взаимного расположения этих кадров, применяя итеративный алгоритм ближайших точек (ICP) [5, 6]. Встречаются и другие подходы, в которых происходит слияние визуальной одометрии с данными от других сенсоров для увеличения точности результатов и сокращения сдвига. Последняя проблема присуща всем методам нарастающего позиционирования. Среди сенсоров, применяемых в таких случаях, чаще всего встречаются энкодеры колес, гиростабилизаторы и GPSприёмники. 2.1. Постановка задачи. Вернемся к моменту отслеживания особых точек. Как уже было сказано, этот этап характерен для большинства существующих методов решения визуальной одометрии. Чаще всего для этого применяется один из следующих алгоритмов: SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) и SURF (Speeded Up Robust Feature). Оба этих метода заключаются в поиске особых точек изображения и построения для каждой такой точки ее дескриптора, который, в свою очередь, является в некоторой степени инвариантом по отношению к изменению масштаба, освещенности и 89

аффинным преобразованиям. Авторы метода SURF, который, в некоторой степени, наследует идеологию SIFT, заявляют, что он в несколько раз быстрее своего предшественника и более устойчив к различного рода преобразованиям. Однако даже скорость SURF’а не позволяет гарантировать выдачу оценки визуальной одометрии на частоте, близкой к реальному времени. Стремясь обеспечить инвариантность к масштабу, оба этих метода исследуют изображение в поиске особых точек сразу на нескольких уровнях гауссовой пирамиды изображения, что и приводит к резкому увеличению количества операций. Хорошая инвариантность, безусловно, является значительным преимуществом при попытке сравнения точек по какой-то глобальной базе изображений. Тем не менее, когда мы говорим о камере на роботе, который движется с ограниченной скоростью, два последующих кадра при малом интервале времени между ними будут отличаться не столь значительно. Как следствие, в такой ситуации становится излишним изучение большого числа уровней гауссовой пирамиды. Предложенный ниже метод в некоторой степени учитывает эту особенность. 3. Предлагаемая модификация. Как уже было сказано, идея модификации алгоритма заключается в ускорении этапа получения следа особой точки с учетом того, что от кадра к кадру не происходит радикальных изменений. В таком случае вместо построения дескрипторов для особых точек, найденных на большом числе масштабов, эффективней найти оптический поток для каждой из особых точек оригинального изображения. Для выделения набора особых точек можно использовать один из быстрых алгоритмов нахождения углов на изображении, например, алгоритм Харриса или алгоритм минимальных собственных чисел. Вернёмся к вопросу о вычислении потока. Для решения этой задачи применим метод Лукаса-Канаде [1], реализованный через постепенное уточнение оценки потока при спуске по пирамиде, как это предложил Буге в [7]. Суть метода заключается в поиске для каждой найденной на первом изображении особой точки соответствующее ей положение точки на следующем изображении или, что тоже самое, в поиске смещения в пикселах для точки при переходе из в . После построения пирамиды для изображений и , где и , оптический поток вычисляется на самом глубоком уровне пирамиды , а полученный результат итеративно подставляется на следующий уровень в качестве предварительной оценки оптического потока. Рассмотрим теперь операции, выполняемые между уровнями и . Предположим, что оценка оптического потока, полученная на уровне после ее вычисления на уровнях с по . Тогда для вычисления потока на уровне достаточно вычислить остаточное смещение , которое минимизирует функцию (1) Таким образом, за счет первоначальной оценки остаточное смещение получается довольно маленьким и, как следствие, его легко вычислить через 90

стандартный метод Лукаса-Канаде. В результате, даже при условии малого размера смещения на каждой итерации, конечное смещение получается достаточным для учёта значительного перемещения проекций близких к камере точек при движении. И уже используя такое смещение для каждой особой точки , можно оценить фундаментальную матрицу двух камер (двух ракурсов), что позволяет получить первичную итеративную оценку визуальной одометрии. При наличии возможности получения облака точек может быть применён итеративный алгоритм ближайших точек, которому на вход подаётся вычисленная оценка. Отметим, что даже без выполнения этой части алгоритма, как и последующего этапа отптимизации, мы имеем оценку положения робота в пространстве, достаточную для работы большинства алгоритмов управления роботом. 4. Реализация и тестирование. Для тестирования существующих алгоритмов была собрана мобильная роботизированная платформа со стереосвязкой из двух вебкамер Logitech C100, а также сенсором Microsoft Kinect. Вычислительным ядром робота является ноутбук с процессором Intel Atom D525 и тактовой частотой 1,8 ГГц

Рис. 1. Фотография мобильной роботизированной платформы для тестирования, а также результаты вычисления оптического потока и визуальной одометрии на примере изображений коридора общежития и встроенным видеопроцессором Intel GMA 3150. На указанном ноутбуке была развернута система ROS (Robot Operating System) и протестированы следующие библиотеки визуальной одометрии: libviso, libmv, rgbdslam, vslam, scenelib, ScaViSLAM. Также были реализованы и протестированы алгоритмы SIFT, SURF и описанный выше метод построения оптического потока. Сравнительные результаты работы этих трех методов приведены в таблице 1. Примеры работы алгоритма продемонстрированы на рис. 1. Все результаты соответствуют однопоточной работе на процессоре. Таблица 1. Некоторорые характеристики работы описанных методов Название метода SIFT

Время работы -

мс

Гц

SURF

мс

Гц

Частота

Оптический поток

мс

- Гц

5. Заключение. В данной статье была рассмотрена модификация алгоритма визуальной одометрии с применением оптического потока, вычисленного по методу Лукаса- Канаде. За счет вышеописанной модификации на тестовой платформе удалось ускорить получение данных одометрии в десятки раз. В дальнейшем планируется использовать предложенный модифицированный алгоритм для построения комплекса автоматической трехмерной реконструкции помещения. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Литература 1. Bruce D. Lucas, Takeo Kanade. An Iterative Image Registration Technique with an Application to Stereo Vision // Proceedings of Imaging Understanding Workshop, 1981. P. 121--130. 2. Yamaguchi K., Kato T., Ninomiya Y., Vehicle ego-motion estimation and moving object detection using a monocular camera // Proc. of the 18th Int. Conf. on Pattern Recognition, 2006. P. 610 -- 613. 3. Kitt B., Geiger A., Lategahn H., Visual Odometry based on Stereo Image Sequences with RANSAC-based Outlier Rejection Scheme // IEEE Intelligent Vehicles Symposium, San Diego, USA, 2010. 4. Hartley R., Zisserman A., Multiple View Geometry in computer vision // Second edition ed. Cambridge University Press, 2008. 5. Milella A., Siegwart R., Stereo-based ego-motion estimation using pixeltracking and iterative closest point // Proc. of the 4th IEEE Int. Conf. on Computer Vision Systems, 2006. 6. Engelhard N., Endres F., Hess J., Sturm J, Burgard W., Real-time 3D visual SLAM with a hand-held RGB-D camera // Proc. of the RGB-D Workshop on 3D Perception in Robotics at the European Robotics Forum, Vasteras, Sweden, 2011. 7. Jean-Yves Bouguet, Pyramidal Implementation of the Lucas Kanade Feature Tracker Description of the algorithm // Intel Corporation Microprocessor Research Labs, 2000.

Кузьмичев Н.Ю., Жирков М.В., Суханова Е.В., Жуков Д.А. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОПОДГОТОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Москва, Россия Kuzmichev N.Yu., Zhirkov M.V., Sukhanova E.V., Zhukov D.А. THE COMPARATIVE ANALYSIS OF METHODS AND CONTROL DEVICES OF PARAMETERS OF TECHNOLOGY OF WATER 92

PREPARATION IN PRODUCTION OF PRODUCTS OF MICROELECTRONICS National Research University of Electronic Technology «MIET», Moscow, Russia Ни одно из веществ высокой чистоты не используется в микроэлектронном производстве ИЭТ сегодня в таких масштабах, как вода, где она занимает особое место. Большинство операций очистки поверхности полупроводниковых подложек включает в качестве обязательной стадии промывку их в воде. Вода необходима для приготовления практически всех растворов реагентов. Поэтому есть все основания считать и саму воду важнейшим реагентом в производстве изделий микроэлектроники. И, как следствие, всюду встает проблема контроля параметров применяемой воды. И первоочередной вопрос, который возникает перед потребителями воды высокой чистоты, состоит в выборе критериев для характеристики ее качества, обладающих наибольшей информативностью. В настоящее время в электронной промышленности прослеживается устойчивая тенденция к возрастанию требований к уровню ее чистоты. Сравнивая стандарты зарубежных фирм основных производителей электронной компонентной базы, осуществляющих контроль параметров на уровне нескольких десятков частей на миллиард (ppb), или 10-6%) с действующими на отечественных предприятиях электронной промышленности РАСУ нормативами (контроль параметров на уровне нескольких десятков и сотен частей на миллион (ppm), или 10-3  10-2%), можно сделать вывод, что требования действующего в отрасли нормативного ОСТа 11 029.003-80 устарели и не позволяют решать задачи отечественной технологии ее получения и контроля. Удовлетворение этих требований становится возможным благодаря изучению и применению новых методов и приемов, развитию и совершенствованию технологических процессов водоподготовки, разработке и внедрению нового производственного оборудования, использованию современных достижений науки и техники. В связи с этим, весьма актуальными и целесообразными являются исследования, направленные на разработку и создание методов и средств, обеспечивающих как экспрессный контроль параметров технологии водоподготовки, так и входной высокочувствительный контроль высокочистой воды, используемой в производстве изделий микроэлектроники. В настоящей работе предложена классификация методов и средств контроля параметров технологии водоподготовки, из которых следует, что к настоящему времени сформировались три основных направления в создании методов и средств контроля параметров технологии водоподготовки в микроэлектронном производстве ИЭТ. а) методы и средства контроля интегральных характеристик; б) методы и средства контроля неорганических загрязнений; в) методы и средства контроля органических загрязнений. 93

Контроль чистоты воды в производстве изделий микроэлектроники относится к весьма ответственным видам аналитических работ и требует высочайшей квалификации исполнителя, оснащения современными приборами, соблюдения стерильности операций на всех стадиях контроля. Новые требования к анализу, обусловленные малыми количествами определяемых элементов и типичными сложными анализируемыми системами, а именно, высокочистой водой, привели к развитию специализированной аппаратуры, методологии и, в связи с этим, к выделению отдельной области – контролю параметров технологии водоподготовки. Литература 1. ОСТ 11 029.003-80 «ИЭТ. Вода, применяемая в производстве. Марки, технические требования, методы очистки и контроля», 1980, 70 с. 2. Мороз В. А., Овчаров В. Ф. Сверхчистая вода в технологии микроэлектроники//Зарубежная электронная техника – 1988 - №6 – С.3-28. 3. Макбейн К., Стюарт Д. Требования к чистоте воды при производстве интегральных микросхем//Зарубежная радиоэлектроника – 1984 - №6 – С.92-95. 4. Хаханина Т.И., Жирков М.В., Ковалева А.Ю., Утенкова С.Б., Каракеян В.И., Никитина Н.Г. «Разработка нового ГОСТ Р. Вода высокой чистоты. Инверсионно-вольтамперометрические методы контроля тяжелых металлов»» В межвузовском сб. «Научные основы технологий, материалов, приборов и систем электронной техники». М.МИЭТ.2002, с.114. 5. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия. –М.: Высш. школа, 1987.- 295 с. 6. Москвин Л.Н., Красноперов В.М., Чудинов Э.Г. «Вода в анализе веществ высокой чистоты» // Методы анализа высокочистых веществ. М.: Наука, 1987, с. 295-309. 7. Бейтс Р. Определение рН. Теория и практика. Изд-во Химия. 1980. 400 с.

Магомедбеков Э.П., Клименко О.М., Давыдов А.В., Жуков А.В., Чижевская С.В. МАСШТАБИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНВЕРСИИ ОБЕДНЕННОГО ТЕТРАФТОРИДА УРАНА В ОКСИДЫ УРАНА С ПОМОЩЬЮ КРЕМНЕЗЕМА В УСЛОВИЯХ ОТСУТСТВИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Magomedbekov E.P., Klimenko O.M., Davydov A.V., Zhukov A.V., Chizhevskaya S.V. THE SCALING OF CONVERSION PROCESS OF DEPLETED URANIUM 94

TETRAFLUORIDE TO URANIUM OXIDES USING SILICA WITHOUT BATCH AGITATION D.I. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia Одной из актуальных проблем современной ядерной энергетики является утилизация обедненного гексафторида урана (ОГФУ) – отвального продукта технологии разделения газообразных 235UF6 и 238UF6 [1, 2]. Наряду с долговременным хранением ОГФУ в стальных контейнерах (с целью снижения экологического риска при их разгерметизации), в мировой промышленной практике уже несколько десятилетий используется ряд способов конверсии ОГФУ в более безопасный материал: оксиды или обедненный тетрафторид урана (ОТФУ). Конверсию ОГФУ в оксиды урана осуществляют методом пирогидролиза, в ОТФУ – восстановлением водородом или непредельными органическими галогенопроизводными [1-3]. Однако ни один из данных способов не способен обеспечить одновременно экономическую эффективность производства и его экологическую безопасность. ВНИИХТ с участием РХТУ им. Д.И. Менделеева (РХТУ) разрабатывает двухстадийную технологию конверсии ОГФУ, представляющую собой комбинацию двух известных способов: восстановление UF6 непредельными органическими галогенопроизводными до ОТФУ с получением озонобезопасных фторопроизводных (стадия 1) [3] и твердофазное взаимодействие ОТФУ с кислородсодержащими соединениями с получением оксидов урана и ценных неорганических фторидов, в частности, SiF4 (стадия 2) [4]. Проводимые в РХТУ исследования направлены на интенсификацию процесса твердофазного взаимодействия ОТФУ с кремнеземом на основе метода механической активации. При изучении взаимодействия стехиометрической смеси исходных компонентов (ОТФУ российского производства, различные формы кремнезема) в кислородсодержащей и инертной среде подтверждены выводы зарубежных исследователей [4, 5], в частности, необходимость длительной изотермической выдержки смеси для достижения приемлемого выхода реакции при температуре ниже 600°С как в условиях отсутствия перемешивания, так и при перемешивании компонентов. С целью изучения возможности масштабирования процесса взаимодействия ОТФУ с кремнеземом, результаты, полученные нами методом дифференциально-термического анализа, совмещенным с масс-спектрометрией (ДТА/ТГ-МС), были сопоставлены с результатами в лабораторной установке. При соблюдении геометрического подобия реакционной зоны, условий газообмена и предварительной подготовки смеси реагентов (масса смеси до 5 г) коэффициент масштабного перехода составил около 200. Температурный режим процесса включал нагревание шихты до температуры изотермической выдержки с постоянной скоростью (5-15°С/мин) и выдерживание смеси компонентов при заданной температуре в течение 1-2 ч. Выделяющийся в 95

процессе конверсии ОТФУ тетрафторид кремния улавливали методом конденсации в криогенной ловушке. Твердые продукты реакции: монофазные UO2 или U3O8 (в зависимости от среды проведения процесса), – легкосыпучие порошки. Хорошая воспроизводимость данных, полученных методом ДТА/ТГ-МС, при проведении процесса твердофазной конверсии ОТФУ в оксиды в лабораторной установке, позволяет сделать вывод о близости коэффициента масштабирования к 1 в изученном диапазоне масс. Предварительная механоактивация кремнезема и использование небольшого количества ряда модифицирующих добавок позволяют значительно снизить температуру и время изотермической выдержки. Достигнутый при температуре не выше 500°С и времени изотермической выдержки 30 мин выход SiF4 составил более 99%. Работа выполнена в рамках проекта Минобрнауки 13.G25.31.0051 от 07.09.2010. Литература 1. Shatalov V.V., Seredenko V.A., Kalmakov D.Yu. et al. Depleted uranium hexafluoride – the fluorine source for production of the inorganic and organic compounds // J. Fluorine Chemistry, 2009. v. 130. p. 122-126. 2. Магомедбеков Э.П., Чижевская С.В., Клименко О.М. и др. Обедненный гексафторид урана – техногенное сырье для получения широкого спектра высокочистых неорганических фторидов // Атомная энергия, 2011. т. 111. вып. 4. с. 219-223. 9. Орехов В.Т., Рыбаков А.Г., Шаталов В.В. Использование обедненного гексафторида урана в органическом синтезе. М.: Энергоатомиздат, 2007. 112 с. 5. Bulko J., Schlier D. Recovery of high value fluorine products from uranium hexafluoride conversion. In: WM’99 Conf., 1999, CD-ROM № 23_2. 6. Schlier D., Smyser B. Production of high-value fluoride gas from uranium tetrafluoride using a rotary calciner. In: WM’01 Conf., 2001, CD-ROM № 14_2.

Магомедбеков Э.П., Клименко О.М., Жуков А.В. Чижевская С.В., Давыдов А.В. О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ОБЕДНЕННОГО ТЕТРАФТОРИДА УРАНА С МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫМ КРЕМНЕЗЕМОМ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Magomedbekov E.P., Klimenko O.M., Zhukov A.V., Chizhevskaya S.V., Davydov A.V. THE INTERACTION BETWEEN DEPLETED URANIUM TETRAFLUORIDE AND MECHANICALLY ACTIVATED SILICA D.I. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia 96

Современная ядерная энергетика использует уран, обогащенный по изотопу 235U. Однако низкое содержание 235U в природном уране (~0,71%) приводит к накоплению при разделении в газовой фазе 235UF6 и 238UF6 значительного количества отвального продукта: обедненного гексафторида урана (ОГФУ). В современных вариантах технологии обогащения повторное использование ОГФУ для доизвлечения 235U является чаще всего нерентабельным, поэтому его подвергают долговременному хранению в стальных контейнерах. К настоящему времени в мире (включая РФ) накоплены сотни тысяч тонн ОГФУ, представляющего для окружающей среды не только химическую (за счет образующегося при гидролизе ОГФУ фтороводорода в случае разгерметизации контейнера), но и радиационную опасность, поэтому вопрос о разработке метода обращения с ним, альтернативного долговременному хранению, становится чрезвычайно актуальным [1, 2]. С 1980-х годов ОГФУ стали конвертировать в более безопасный, с точки зрения долговременного хранения, материал: оксиды или обедненный тетрафторид урана (ОТФУ). Дополнительные преимущества такой конверсии ОГФУ перед длительным хранением заключаются в том, что ОГФУ является не только техногенным «ядерно-чистым» продуктом, но и дешевым источником фтора [1, 2]. Основными промышленными способами конверсии ОГФУ, используемыми за рубежом, являются: пирогидролиз (для получения U3O8) и восстановление водородом до ОТФУ [1, 2], однако ни один из способов не является оптимальным с позиций экономической эффективности и безопасности окружающей среды одновременно. В последнее время проводятся исследования по конверсии ОТФУ в оксиды урана с помощью различных оксидов [3]. В СССР в промышленных масштабах освоено восстановление ОГФУ до ОТФУ непредельными органическими галогенопроизводными [4]. ВНИИХТ с участием РХТУ им. Д.И. Менделеева (РХТУ) разрабатывает технологию, представляющую комбинацию промышленно опробованных способов восстановления ОГФУ непредельными органическими галогенопроизводными до ОТФУ с получением озонобезопасных фторопроизводных (стадия 1) [4] и твердофазного взаимодействия ОТФУ с кислородсодержащими соединениями с получением оксидов урана (U3O8 или UO2 в зависимости от среды) и ценных неорганических фторидов, в частности, SiF4 (стадия 2) [3]. Исследования, проводимые в РХТУ, направлены на интенсификацию процесса твердофазного взаимодействия ОТФУ с кремнеземом путем механической активации компонентов. Изучение взаимодействия ОТФУ российского производства с различными формами кремнезема (стехиометрическая смесь, кислородсодержащая или инертная среда) подтвердили выводы зарубежных исследователей [4], в частности, о том, что при температуре ниже 600°С как в условиях отсутствия перемешивания, так и при перемешивании компонентов смеси для достижения приемлемого выхода реакции требуется длительная 97

изотермическая выдержка смеси. На примере системы ОТФУ-кремнезем (кристаллические и рентгеноаморфные формы) методом дифференциальнотермического анализа, совмещенным с масс-спектрометрией нами установлена возможность протекания процесса с высокой скоростью при температуре ниже 600С за счет предварительной механической активации в планетарной (Pulverizette-5) или в вибромельнице (Pulverisette-9) фирмы Fritsch одного из компонентов системы – кремнезема. Величина смещения температурного интервала выделения SiF4 в низкотемпературную область зависит от природы кремнезема: 400-930°С (рентгеноаморфный SiO2 с удельной поверхностью ~100м2/г) и 620-920°С (кристаллический SiO2). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности разрабатываемой технологии, позволяющей, наряду с конверсией ОГФУ в оксиды урана, решить проблему получения прекурсора для производства монокристаллического кремния из отечественного сырья – тетрафторида кремния – побочного продукта взаимодействия ОТФУ с кремнеземом. Работа выполнена в рамках проекта Минобрнауки 13.G25.31.0051 от 07.09.2010. Литература 1. Shatalov V.V., Seredenko V.A., Kalmakov D.Yu. et al. Depleted uranium hexafluoride – the fluorine source for production of the inorganic and organic compounds // J. Fluorine Chemistry, 2009. V. 130. P. 122-126. 2. Магомедбеков Э.П., Чижевская С.В., Клименко О.М. и др. Обедненный гексафторид урана – техногенное сырье для получения широкого спектра высокочистых неорганических фторидов // Атомная энергия, 2011. Т. 111. Вып. 4. С. 219-223. 3. Bulko J., Schlier D. Recovery of high value fluorine products from uranium hexafluoride conversion. In: WM’99 Conf., 1999, CD-ROM № 23_2. 4. Орехов В.Т., Рыбаков А.Г., Шаталов В.В. Использование обедненного гексафторида урана в органическом синтезе. М.: Энергоатомиздат, 2007. 112 с.

Машеков С.А., Нугман Е.З., Абсадыков Б.Н. РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ СТАНИНЫ РАБОЧИХ КЛЕТЕЙ НОВОГО ПРОКАТНОГО СТАНА НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ AUTODESK® INVENTOR® Казахстанско-Британский технический университет, Алматы, Казахстан Mashekov S.A., Nugman E.Z., Absadykov B.N. CALCULATION OF EQUIVALENT DEFORMATIONS AND STRESSES IN STRAINS TOILED CELLS AT NEW ROLLING MILL USING BASICALLY AUTODESK ® INVENTOR ® Kazakh-British Technical University, Almaty, Kazakhstan 98

Одно из основных направлений повышения качества прокатываемых полос – обеспечение минимальной продольной и поперечной разнотолщинности, а также планшетной формы полосы. В настоящее время для прокатки полос с заданной толщиной, профилем и планшетной формой ведутся работы, направленные на совершенствование прокатного оборудования, разработку новых конструкций прокатных станов и валковых систем, автоматических систем управления толщиной, профилем и планшетностью прокатываемых полос, создание новых способов прокатки и валковых систем для их реализации. По нашему мнению, достаточно эффективным методом регулирования поперечной разнотолщинности и планшетности является уменьшение усилия прокатки от одной клети к другой в направлении прокатки. С этой целью нами разработана конструкция прокатного стана [1], позволяющая снизить энергосиловые параметры прокатки. Данный непрерывный стан для прокатки полос из стали и сплавов содержит рабочие клети, универсальные шпиндели, электродвигатель, шестеренные клети, редуктор с коническими шестернями, моторную муфту, коренные муфты, пружинные уравновешивающие устройства шпинделей, опорные неприводные валки, рабочие приводные валки, станину, опорную плиту, анкерные болты. При этом клети, имеющие привод от одного двигателя переменного тока, содержат рабочие и опорные валки постоянного диаметра. Необходимо отметить, что в последовательно расположенных клетях диаметры рабочих валков уменьшаются в направлении прокатки, а диаметры опорных валков увеличиваются. При этом диаметры рабочих (Di) и опорных (Dj) валков определяются по соответствующим формулам: Di 

  hi  n ; 60

Dj 

  hi  n , (i = 1, 2, …, N – 1, N при j = N, N – 1,…2, 1), 60

(1)

где hi – толщина прокатываемой полосы; п – число оборотов валков за проход прокатки; N – порядковый номер клети, а расстояния между рабочими валками от одной клети к другой против направлений прокатки увеличиваются на величину khк , hk – конечная толщина прокатываемой полосы; k – порядковый номер клети в обратном направлении прокатки. Выполнение диаметров рабочих валков уменьшенными, а опорных валков увеличенными в направлении прокатки, позволяет значительно уменьшить давление металла на валки в клетях, расположенных в конце прокатного стана, и повысить жесткость данного стана. Снижение усилий, действующих на валки, а также повышение жесткости стана позволяет уменьшить мощность привода, с одной стороны, и повысить точность прокатываемой полосы – с другой. Использование рабочих и опорных валков, диаметры которых определяются по формуле (1), позволяет уменьшить до нуля межклетевое натяжение за счет строгого выполнения постоянства секундных объемов при прокатке в различных клетях. Уменьшение межклетевых натяжений до нуля позволяет избежать разрыва полос в процессе прокатки. Увеличение 99

расстояния между рабочими валками от одной клети к другой против направления прокатки на величину khк также уменьшает межклетевое натяжение. Рабочая клеть предлагаемого стана представляет собой многокомпонентную машину с вращающимися прокатными валками, подшипниками, со станиной, установочными механизмами валков, устройствами крепления и другими узлами и деталями. Проектирование такой машины является весьма сложным и трудоемким процессом, требующим проведения большого объема расчетных и графических работ. При выполнении расчетных и графических частей проекта в разных компьютерных системах возникает целый ряд проблем, что ведет к увеличению сроков проектирования. Для решения задач проектирования рабочих клетей наиболее важными являются следующие свойства выбранной системы: - возможность в единой интегрированной среде конструирования и расчета создавать твердотельные модели деталей клети и рассчитывать напряженно-деформированное состояние (НДС) этих деталей в каждой точке их объема; - способность моделировать сборку отдельных узлов и всей машины в целом; - возможность по моделям в автоматизированном режиме получать рабочие чертежи с соблюдением правил ЕСКД; - наличие библиотек стандартных изделий, материалов и текстур, освобождающих пользователя от необходимости поиска в справочной литературе и ввода таких данных, как коэффициент Пуаcсона, модуль упругости, предел прочности материалов и др. Станины рабочих клетей – самые ответственные детали прокатного стана. Все давление металла на валки, возникающее при прокатке, воспринимается станинами. Поэтому при конструировании и изготовлении станин особое внимание уделяется их прочности и жесткости. Исходными данными для расчета являются твердотельная геометрическая форма конструкции клетей прокатного стана, силы и условия закрепления, приложенные к ним. При расчете выполняется построение геометрической и конечно-элементной модели рассчитываемой конструкции, условий закрепления, приложение сил и расчет НДС и оценка прочности силовых элементов конструкции. Методика расчета реализована с использованием программы конечноэлементного анализа Autodesk® Inventor®. Система компьютерного моделирования Autodesk® Inventor® позволяет исследовать кинематику, динамику механизмов с возможностью расчета НДС как отдельных элементов, так и конструкции в целом. Сборочная трехмерная геометрическая модель клетей была построена в CAD-программе Inventor®. Для возможности автоматической коррекции геометрии модели инструмента был использован метод параметризации геометрических размеров конструкции. Данный метод позволяет по 100

результатам расчета на прочность вносить соответствующие изменения в конструкцию клетей. В ходе предварительного анализа работы стана (рис. 1) были приняты к расчету наиболее нагруженные силовые элементы клетей, такие как стойки и поперечины станин. Станина предлагаемого стана была представлена в виде жесткой прямоугольной рамы, состоящей из двух одинаковых стоек и двух поперечин, закрепленных между собой болтовым соединением. Со стороны нижней подушки валка на нижнюю поперечину и со стороны верхней подушки на верхнюю поперечину станины действуют вертикальные силы Y. В листовых станах эта сила равна Y = Pmax/2. В качестве материала для станины из базы данных материалов Autodesk® Inventor® выбрана cталь марки 30Л со следующими механическими свойствами: модуль упругости 2,110-5 MПа, предел прочности 350 MПа, коэффициент Пуассона 0,3.

Рис. 1. Расчетная схема и конечно-элементная модель клети На рис. 2, 3, 4, 5 представлены результаты расчета в виде картины распределения эквивалентных напряжений и деформаций, суммарных перемещений и запасов прочности силовых элементов конструкции клетей. Расчеты, проведенные на конечно-элементных моделях, показали, что: – полученные максимальные значения эквивалентных напряжений (16.065 MПа, рисунок 2) и деформаций (6,403Е–0,05, рисунок 3) не превышают максимально допустимого для данного материала значения предела прочности 150 МПа. При этом максимальные значения напряжений и деформаций наблюдаются в стойках и поперечинах станины; – картина распределения суммарных перемещений в трех направлениях согласуется с деформированной формой конструкции, показанной на рис. 4. Максимальное значение перемещения (смещение 0.00486059 мм) наблюдается в срединной части поперечины;

101

Рис. 2. Картина распределения эквивалентных напряжений – распределение запаса прочности по конструкции (см. рис. 5), в целом, удовлетворяет условию прочности при принятом коэффициенте запаса прочности 10.

Рис. 3. Картина распределения эквивалентных деформаций

Рис. 4. Картина распределения суммарных перемещений

Рис. 5. Картина распределения запаса прочности Литература

102

1. Инновационный патент РК № 24533. [Текст]/ Машеков С.А., Нуртазаев А.Е., Нугман Е.З. и др. Непрерывный стан для прокатки тонких полос из стали и сплавов. Бюл. № 9. 2011 г.

Михайлова М.Ю., Виноградов А.А. ЦЕНОВЫЕ КАТЕГОРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА РОЗНИЧНОМ РЫНКЕ ПО РЕГУЛИРУЕМЫМ ЦЕНАМ ДЛЯ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова, Белгород, Россия Mikhailova M., Vinogradov A. PRICING CATEGORY FOR DETERMINING THE COST OF ELECTRICITY IN THE RETAIL MARKET FOR PRICES FOR CONTROLLED AREA BELGOROD The Belgorod state technological university of V.G.Shuhova, Belgorod, Russia УДК 621.31.003 Ключевые слова: электроэнергия, ценообразование, ценовые категории, стоимость электроэнергии, отклонения от установившихся значений соотношения между активной и реактивной энергией. В работе описаны ценовые категории определения стоимости электроэнергии на розничном рынке по регулируемым ценам. Рассмотрено их практическое применение в условиях Белгородской области. Keywords: electricity pricing, price categories, the cost of electricity, steadystate values of deviation from the ratio of active and reactive power. This paper describes the determination of price categories the cost of electricity in the retail market at regulated prices. Considered their practical application in the Belgorod region. Стоимость электрической энергии, поставляемой покупателям на розничном рынке по регулируемым ценам, определяется согласно ПП №530 от 31.08.2006 г [1] и приказу ФСТ РФ от 21.08.2007 № 166-э/1 [2]. Согласно правилам функционирования розничного рынка электроэнергии [1] субъектами розничных рынков являются: а) потребители электрической энергии (потребитель); б) гарантирующие поставщики (ГП или П); в) энергосбытовые организации (выступающая как поставщик); г) энергоснабжающие организации, осуществляющие продажу потребителям произведенной или купленной электрической энергии и совмещающие эту деятельность с деятельностью по передаче электрической энергии (далее энергоснабжающие организации); 103

д) исполнители коммунальных услуг, приобретающие электрическую энергию в целях оказания гражданам коммунальных услуг; е) сетевые организации и иные владельцы объектов электросетевого хозяйства; ж) производители (поставщики) электрической энергии, продажа которой не осуществляется на оптовом рынке; з) системный оператор и иные субъекты оперативно-диспетчерского управления в технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах. Гарантирующие поставщики осуществляют поставку электрической энергии покупателям электрической энергии на территории своей зоны деятельности по публичным договорам энергоснабжения или купли-продажи (поставки) электрической энергии. Для производства расчетов [2] между поставщиком и потребителем выделяются следующие категории:  первая ценовая категория – для объемов покупки электрической энергии (мощности), учет которой осуществляется в целом за расчетный период; Стоимость электрической энергии определяется выражением: инф тр ст факт ээ_ Стээ +Ц +Ц )× V , нр =(Ц факт

где V - фактические объемы потребления электрической энергии в расчетном периоде т, определенные по расчетным приборам учета, кВт*ч; инф тр ст ( Цээ_ + Ц +Ц ) свободная цена электрической энергии в расчетном периоде т. для первой ценовой категории публикуемая на сайте www.belsbyt.ru, в которой: Цээ_ определяется следующим образом: Цээ_ = Цээ + kмощн × Цмощн - средневзвешенная свободная цена на электрическую энергию для потребителей 1-й ценовой категории, рассчитанная Поставщиком в соответствии с пунктами 109-1112 [1]., в которой: Цээ - средневзвешенная свободная цена на электрическую энергию на оптовом рынке в расчетном периоде т. руб. за 1 кВт*ч; Цмощн средневзвешенная нерегулируемая цена на мощность на оптовом рынке в отношении расчетного периода т, рассчитываемая коммерческим оператором оптового рынка, руб. за 1кВт. −kмощн =

∑

ОРЭ РРЭ

∑

ОРЭ РРЭ

(∑

÷ ЦК

(∑

÷ ЦК

∑ ∑

наспр.бал.

) )

коэффициент оплаты электрической

мощности, где: ∑NОРЭ РРЭ и ∑V ОРЭ РРЭ- потребляемая мощность и объемы закупок Поставщика с оптового и розничных рынков электрической энергии; ∑N ÷ ЦК и ∑V ÷ ЦК объемы продаж электрической мощности и энергии потребителям электрической энергии 2-й + 6-й цеповых категорий; нас нас ∑N пр.бал. и ∑V пр.бал. 0бъемы продаж электрической мощности и энергии потребителям группы «население» из прогнозного баланса на 2012 и последующие годы утверждаемого приказом ФСТ; 104

инф

Цнр =(Цсб +ЦОДУ + ЦКО +ЦЦФР ) цена инфраструктуры оптового и розничного рынков электрической энергии, где: Цсб энергосбытовая надбавка гарантирующего поставщика, установленная Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области, руб. за 1кВт*ч; ЦОДУ тариф на услуги по оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике. установленный Приказом ФСТ РФ, руб. за 1кВт*ч: ЦКО тариф на услуги коммерческого оператора, установленный Приказом ФСТ РФ. руб. за 1кВт*ч; ЦЦФР размер платы за комплексную услугу по расчету требований и обязательств участников оптового рынка, оказываемую организацией коммерческой инфраструктуры оптового рынка ЗАО "ЦФР", руб. за 1кВт*ч. тр ст Ц тариф на транспортировку электрической энергии одноставочной платы за услуги, связанные с процессом снабжения электрической энергией (мощностью), установленный Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области для j-го уровня напряжения, руб. за 1кВт*ч:  вторая ценовая категория для объемов покупки электрической энергии (мощности), учет которой осуществляется по зонам суток расчетного периода; Стоимость электрической энергии определяется выражением: инф тр ст факт_ ээ_ Cтээ + Ц + Ц )×V нр =∑⊂ (Ц ⊂= Z - множество диапазонов зон суток в расчетном периоде Т; факт_ V объем электрической энергии в расчетном периоде т, в соответствующей зоне суток Z: "ночь", "полупик" и "пик"; инф тр ст (Цээ_ + Ц + Ц ) свободная цена электрической энергии в расчетном периоде Т для второй ценовой категории в соответствующей зоне суток Z: "ночь", "полупик" и "пик", публикуемая на сайте www.belsbyt.ru, в которой: Цээ_ средневзвешенная свободная цена на электрическую энергию на оптовом рынке в расчетном периоде т, дифференцированная по зонам суток, руб. за 1кВт*ч; инф Ц = (Цсб + ЦОДУ + ЦКО + ЦЦФР ) цепа инфраструктуры оптового и розничного рынков электрической энергии; тр ст Ц тариф на транспортировку электрической энергии одноставочиой платы за услуги, связанные с процессом снабжения электрической энергией (мощностью), установленный Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области для j-го уровня напряжения, руб. за 1кВт*ч  третья ценовая категория для объемов покупки электрической энергии (мощности), в отношении которых в расчетном периоде осуществляется почасовой учет, и стоимость услуг по передаче электрической энергии определяется по тарифу в одноставочном выражении; 105

Стоимость электрической энергии определяется выражением: инф тр ст факт факт мощн ээ Cтээ + Ц )×V +Ц ×N нр = (Ц + Ц инф

тр

ст

где(Цээ + Ц + Ц ) свободная цена электрической энергии в расчетном периоде т для третьей ценовой категории публикуемая на сайте www.belsbyt.ru; мощн Ц -средневзвешенная нерегулируемая цена на мощность на оптовом рынке в отношении расчетного периода т, рассчитываемая коммерческим оператором оптового рынка, руб. за 1кВт. факт Nмакс

∑

(

факт

)

= среднемесячная максимальная фактическая потребляемая мощность, рабочие дни D и часы контроля, определенных коммерческим оператором в соответствии с пунктом 109 Основных положений функционирования розничных рынков электрической энергии из установленных системным оператором в расчетном периоде т диапазона часов пиковой нагрузки, кВт.  четвертая ценовая категория для объемов покупки электрической энергии (мощности), в отношении которых в расчетном периоде осуществляется почасовой учет, и стоимость услуг по передаче электрической энергии определяется по тарифу в двухставочном выражении; Стоимость электрической энергии определяется выражением: инф тр ст факт факт ээ Cтээ + Ц )×V + Цмощн ×N , нр = (Ц + Ц _ инф

тр

ст

где (Цээ + Ц + Ц ) - свободная цена электрической энергии в расчетном периоде т, для четвертой ценовой категории публикуемая на сайте www.belsbyt.ru, в которой: тр ст Ц ставка тарифа на транспортировку электрической энергии из двухставочной платы за услуги, связанные с процессом снабжения электрической энергией (мощностью), установленный Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области для jго уровня напряжения, руб. за 1 кВт*ч мощн Цмощн + Цсод средневзвешенная свободная цена на мощность на _РР = Ц розничном рынке, в которой: Цсод ставка тарифа на содержание электрических сетей из двухставочной платы за услуги, связанные с процессом снабжения электрической энергией (мощностью), установленный Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области для j-го уровня напряжения, руб. за 1 кВт. Цмощн средневзвешенная нерегулируемая цена на мощность на оптовом рынке в отношении расчетного периода т, рассчитываемая коммерческим оператором оптового рынка, руб. за 1кВт.  пятая ценовая категория для объемов покупки электрической энергии (мощности), в отношении которых в расчетном периоде осуществляются почасовое планирование и учет, и стоимость услуг по передаче электрической энергии определяется по тарифу в одноставочном выражении; 106

Стоимость электрической энергии определяется выражением: Ткал

Стээ нр = [

Стфакт + Стнез + Стнез + Стинф + Сттр + Стплан + Стабс + Стмощн ] факт

факт

где Стфакт = V ×Ц - стоимость электрической энергии для фактического часового объема потребления в час h: факт V фактический объем потребления электрической энергии в час h расчетного периода: факт Ц свободная цена на электрическую энергию на оптовом рынке, определяемая по результатам конкурентного отбора на сутки вперед для часа h расчетного периода, рассчитываемая коммерческим .оператором оптового рынка, публикуемая на сайте www.belsbyt.ru; факт Стнез = max V − V план ; 0 × Цнез стоимость электрической энергии для объемов превышения фактического потребления над плановым потреблением, в которой: факт V фактический объем потребления электрической энергии в час h расчетного периода: V план планируемый объем потребления электрической энергии в час h расчетного периода: Цнез свободная цена нa электрическую энергию, определяемая по результатам конкурентного отбора для балансирования системы в отношении объема превышения фактического потребления над плановым в час h расчетного периода, рассчитываемая коммерческим оператором оптового рынка, публикуемая на сайте www.belsbvt.ru: факт Стнез = max V − V план ; 0 × Цнез стоимость электрической энергии для объемов превышения планового потребления над фактическим потреблением: Цнез свободная цена на электрическую энергию, определяемая по результатам конкурентного отбора для балансирования системы в отношении объема превышения планового потребления над фактическим в час h расчетного периода, рассчитываемая коммерческим оператором оптового рынка публикуемая иа сайте www.belsbyt.ru; факт Стинф = V × Цсб + ЦОДУ + ЦКО + ЦЦФР стоимость электрической энергии на оплату инфраструктур оптового и розничного рынков электрической энергии: факт тр ст Сттр = V ×Ц стоимость электрической энергии на ее транспорт, в одноставочном исчислении; Стплан = ∑ТкалV план × Цплан обязательства по оплате в части суммы плановых почасовых объемов покупки: Цплан ставка за электрическую энергию предельного уровня нерегулируемых цен для суммы плановых почасовых объемов покупки электрической энергии, 107

определяемая гарантирующим поставщиком в отношении расчетного периода т, руб. за 1 кВтч; факт Стабс = ∑Ткал V план − V × Цабс обязательства по оплате в части суммы абсолютных значений разностей фактических и плановых почасовых объемов покупки для балансирования системы: Цабс ставка за электрическую энергию для суммы абсолютных значений разностей фактических и плановых почасовых объемов покупки электрической энергии, определяемая гарантирующим поставщиком в отношении расчетного периода т, руб. за 1 кВт*ч; факт Стмощн = N × Nмощн стоимость фактических объемов потребляемой электрической мощности.  шестая ценовая категория - для объемов покупки электрической энергии (мощности), в отношении которых в расчетном периоде осуществляются почасовое планирование и учет и стоимость услуг по передаче электрической энергии определяется по тарифу в двухставочном выражении. Стоимость электрической энергии определяется выражением: Ткал

Стээ нр = [

Стфакт + Стнез + Стнез + Стинф + Сттр + Стплан + Стабс + Стмощн ] факт

тр

ст

Где Сттр = V ×Ц стоимость электрической энергии на ее транспорт в которой тр ст Ц ставка на оплату технологического расхода (потерь)в электрических сетях, установленная Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской! области для j-го уровня напряжения, руб. за 1кВт*ч; факт Стмощн = N × Цмощн + Цсод фактических объемов потребляемой сод электрической мощности, в которой Ц ставка на содержание электрических сетей, установленная Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области для j-го уровня напряжения; руб. за 1кВт. Стоимость электрической энергии, поставляемой Поставщиком Покупателю, складывается из следующих составляющих:  стоимость электрической энергии, поставляемой по нерегулируемым ценам;  стоимость электрической мощности, поставляемой по нерегулируемым ценам;  стоимость изменения договорного объема потребления электрической энергии;  стоимость электрической энергии, поставляемой по регулируемым ценам населению и приравненных к ней группам потребителей;  стоимость оплаты отклонений от установленного контрактом значения соотношения потребления активной и реактивной мощности. Значения соотношения потребления активной и реактивной мощностей (tg φ) определяются в виде предельных значений коэффициента реактивной 108

мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети, соблюдение которых обеспечивается Заказчиком электрической энергии (мощности) посредством соблюдения режимов потребления электрической энергии (мощности), либо использования устройств компенсации реактивной мощности. Предельные значения устанавливаются в соответствие с Приказом №49 Минпромэнерго от 22 февраля 2007 г. Положение точки присоединения заказчика к tg φ электрической сети. напряжением 110 кВ (154 кВ) 0.5 напряжением 35 кВ (60 кВ) 0.4 напряжением 6 - 20 кВ 0,4 напряжением 0,4 кВ 0,35  Повышающий (понижающий) коэффициент к тарифу рассчитывается по формуле: К=1+П-С где: П составляющая повышения тарифа за потребление (генерацию) реактивной мощности сверх установленных предельных значений коэффициента реактивной мощности и определяется по формуле: , П = ∑ ±0, 2 × ф − где: ф - фактическое значение соотношения потребления активной и реактивной мощностей в i-ой точке присоединения в расчетном периоде (месяц); - предельное значение коэффициента реактивной мощности в i-ой точке присоединения; - отношение электрической энергии, потребленной в часы больших (малых) суточных нагрузок, установленных в Порядке, к общему объему электрической энергии, потребленной в i-ой точке присоединения за расчетный период (месяц). С составляющая снижения тарифа за участие потребителя по соглашению с сетевой организацией в регулировании реактивной мощности и определяется по формуле: С = 0, 2 · ( ф )dpi где: - верхняя граница диапазона регулирования коэффициента реактивной мощности в i-ой точке присоединения в расчетном периоде (месяц); ф . - фактическое значение коэффициента реактивной мощностей в i-ой точке присоединения в расчетном периоде (месяц); dpi - отношение электрической энергии, потребленной в часы суток привлечения потребителя к регулированию реактивной мощности, к общему объему электрической энергии, потребленной в i-ой точке присоединения за расчетный период (месяц). 109

В образовательном учреждении высшего профессионального образования, «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова» работает система мониторинга и оперативной визуализации технологических параметров, распределенных объектов электропотребления на основе WEB-базированного доступа. Эта система в полной мере соответствует требованиям для современных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии и обеспечивает:  автоматический сбор данных учета потребления электроэнергии по каждой точке учета на заданных временных интервалах;  хранение параметров учета в базе данных;  многотарифный учет потребления электроэнергии;  вывод расчетных параметров на терминал и на устройство печати по требованию оператора;  ведение единого системного времени с возможностью его корректировки. Изображение на мониторе «Электропотребление в режиме реального времени» показано на рис. 1.

Рис.1. Электропотребление БГТУ им. В.Г. Шухова в реальном времени 110

Программное обеспечение системы позволяет в реальном времени фиксировать значение потребляемой активной, реактивной и полной мощности по всем трем фазам, значение cosφ каждого электроприемника. Параметры электропотребления по счетчику в реальном времени приведены на рис. 2.

Рис. 2. Параметры электропотребления по счетчику в реальном времени Стоимость электрической энергии, поставляемой по свободным (нерегулируемым) ценам БГТУ им. В.Г. Шухова, рассчитывается по первой ценовой категории и определяется как произведение предельной цены электрической энергии на объем потребленной в расчетном периоде электроэнергии, рассчитанной Поставщиком: орэ Сэ⁄э = э⁄э × Цэ⁄ + Цтр + Цинфр + Цсб э Сэ⁄э стоимость электрической энергии, поставляемой по свободным (нерегулируемым) ценам: э⁄ фактические объемы поставки электрической энергии Заказчику в э расчетном периоде. орэ Цэ⁄ средневзвешенная свободная (нерегулируемая) цена на электрическую э энергию на оптовом рынке, публикуемая на сайте ОАО «АТС»; Цтр ставка на услуги по передаче электрической энергии установленная Комиссией по государственному регулированию цен тарифов в Белгородской области; 111

Цинфр цена, установленная федеральным органом исполнительной власти в области регулирования тарифов, на услуги по оперативно-диспетчерскому управлению - системный оператор ОАО «СО ЕЭС», организации оптовой торговли электроэнергией - коммерческий оператор ОАО «АТС» и ЗАО «ЦФР» (инфраструктурные платежи); Цсб сбытовая надбавка Поставщика, установленная Комиссией по государственному регулированию цен и тарифов в Белгородской области. Вывод: применение в бюджетных учреждениях автоматизированной системы контроля и учета электрической энергии позволяет контролировать потребление и оплату электроэнергии, а также, на основании работы системы, проводить энергосберегающие мероприятия. Однако тарифная политика для бюджетных потребителей не учитывает все возможности данной системы и не мотивирует потребителей к внедрению новых технологий. Литература 1. ПП №530 от 31.08.2006 г. «Правила функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики» Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 31 августа 2006 г. N 530. Опубликованы 8.09.2006г. 2. Приказ ФСТ РФ от 21.08.2007 № 166-э/1 «Об утверждении правил определения стоимости электрической энергии (мощности), поставляемой на розничном рынке по регулируемым ценам (тарифам), оплаты отклонения фактических объемов потребления от договорных, а также возмещения расходов в связи с изменением договорного объема потребления электрической энергии».

Молотков В.Е. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕЛИОСИСТЕМ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ МОДУЛЬНЫХ ЦЕХОВ ИНДУСТРИАЛЬНОЙ МАРИКУЛЬТУРЫ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия Molotkov V.E. USE SOLAR SYSTEMS FOR INDEPENDET POWER SUPPLY OF MODULAR SHOPS INDUSTRIAL OF MARINE AQWACULTURE Institute of marine technology problems FEB RAS, Vladivostok, Russia Условия климата Дальневосточного региона (прибрежье Японского и юга Охотского морей) определяют ряд проблем развития марикультуры, важнейшей из которых является энергообеспечение современных технологий 112

воспроизводства и выращивания морских организмов в технических сооружениях, расположенных на берегу в прибрежье. Ресурсы возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в частности, солнечной, в районах расположения аквахозяйств марикультуры в южной части Приморского края можно оценить по средним многолетним данным о продолжительности солнечного сияния. Наибольшая продолжительность солнечного сияния отмечена для прибрежных районов акваторий залива Петра Великого (Японское море), включая побережье заливов Амурского, Уссурийского и Посьета. Число солнечных дней в году, в среднем по краю, составляет 310 дней, а продолжительность солнечного сияния до 2300-2400 часов в год, что определяет поступление солнечной энергии от 1200 – 1500 кВт·ч/(м2·год) на указанные выше территории. На основе многолетних данных анализа климатологической информации и гелиотехнических модельных расчетов выявлена целесообразность использования возобновляемых источников энергии в обеспечении теплом и электричеством гидротехнические системы хозяйственных объектов марикультуры для прибрежных и островных территорий южной части Приморского края [1]. Разработана функционально-технологическая схема гидротехнического комплекса водоподготовки для культивирования морских гидробионтов цеха (объекта) марикультуры, в которую входят модульные системы тепло- и электрообеспечения, использующие ВИЭ [2]. Характеристика объекта: цех инкубации и выращивания морских организмов представляет собой одноэтажное здание размером 12х24 м по наружному периметру, высота стены 6м, без учета высоты крыши. Теплоизоляция дома – Сэндвич панель толщина 0,125м., пол бетонная стяжка 0,1м. В здании расположено 12 бассейнов для культивирования морских организмов, объемом 6м3 каждый, связанные посредством трубопроводов с емкостью тепловодоподготовки (объемом 10м3) и модулями фильтрационной и сорбционной очистки. Суточная замена воды в каждом бассейне 300л/сутки. Во внешний контур циркуляции гидротехнической системы включена гелиосистема подогрева морской воды для бассейнов с использованием солнечной водонагревательной установки (СВНУ), включающую грунтовый аккумулятор. Вакуумные солнечные коллекторы СВНУ (площадью по адсорбенту 84м2) с незамерзающим теплоносителем размещаются на южной стене и крыше объекта и по трубопроводам связаны с пластинчатым рекуператором нагрева (охлаждения) гидротехнического комплекса и помещения объекта. Работа гелиосистемы обеспечивает 70% теплопотребления объекта, включая отбор тепла на нагрев морской воды до заданных режимов (8-120С в осенне-зимний и 10-22 в весенне-летний периоды) в бассейнах, используемых для выращивания морских гидробионтов. Недостающее тепло (в зимний период года) получают от использования низкотемпературного теплового насоса (ТН) или ветроэнергетической установки (ВЭУ) мощностью 5кВт. Снабжение гидротехнической цеховой установки системой термостатирования циркуляционной воды устройствами для аккумулирования 113

тепла и холода в виде вертикальных буровых скважин (геотермальный аккумулятор), связанной трубопроводами с узлом теплообеспечения объекта (помещения цеха), предусматривающую резервирование тепла и холода, позволяет регулировать температурный режим водного потока в гидротехническом комплексе культивирования морских гидробионтов и температуру воздуха в помещении цеха вне зависимости от сезона года, т.е круглогодично. Снабжение установки экологически чистыми автономными энергосистемами (СВНУ, ВЭУ) и включение в систему контроля и управления гелио-фотоэлектрической установки мощностью 3 кВт с электроаккумулятором обеспечивает электроэнергией работу исполнительных механизмов, приборов контроля и управления в автономном режиме, что позволяет экономить эксплуатационные расходы на электрозатраты и исключить загрязнение внешней среды. Литература 1. Молотков В.Е. Модульные системы водоподготовки и энергообеспечения в технологиях индустриальной марикультуры // Матер. 2-ой межд. научнопракт. конф. «Экология и безопасность водных ресурсов». - Хабаровск: изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 147-150. 2. Молотков В.Е. Использование нетрадиционной энергетики в энергообеспечении технологических процессов индустриальной (заводской) марикульуры // Сб. научн. трудов матер. межд. научно-практ. конф. «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2009». Том.3. Технические науки. - Одесса: изд-во Черноморье, 2009.- С . 50-51.

Ненашев О.В., Филиппов А.С. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДОБАВЛЕНИЕ СРЕДСТВ ТЕСТИРОВАНИЯ И САМОДИАГНОСТИКИ УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ РЕИНЖИНИРИНГА Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет, Санкт-Петербург, Россия Nenashev O.V., Filippov A.S. AUTOMATIC INSERTION OF TESTING AND BIST HARDWARE USING REENGINEERING AUTOMATION TOOLS Saint-Petersburg State Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russia Работа посвящена проблемам автоматизации реинжиниринга цифровых устройств. Рассматриваются задачи модификации архитектуры устройств для внесения новой функциональности, в частности, средств тестирования и самодиагностики. Предлагается использовать программные средства, разработаны модель представления устройства и прототип средства 114

реинжиниринга. Также предложены подходы по переносу модульных тестов из средств симуляции в аппаратные средства тестирования и модули самодиагностики устройства. Реинжиниринг – это процесс систематической трансформации существующей системы с целью изменения ее характеристик: функциональности, производительности, надёжности, тестопригодности и т.п. Он состоит из трёх этапов: реверс-инжиниринг исходной архитектуры системы, её трансформации для обеспечения требуемых характеристик и повторной реализации системы на основании новой архитектуры. При проведении реинжиниринга значительная часть времени разработчика тратится на рутинные операции, поэтому актуальна задача частичной или полной автоматизации данного процесса. В работе предлагается использовать специализированные программные средства, называемые средствами автоматизации реинжиниринга (САР). В настоящее время разработка цифровых устройств ведётся с помощью так называемых “языков описания аппаратуры” (HDL). На данных языках создаётся функциональная спецификация архитектуры, из которой может быть синтезировано низкоуровневое описание структуры устройства (нетлист), на базе которого делается физическая реализация. В то же время, на базе HDLописания возможно провести функциональную симуляцию устройства, выявив некоторые ошибки ещё на этапе разработки. Этим активно пользуются разработчики, в результате чего формируется достаточно большая база тестов различных уровней. Целесообразно повторно использовать данные тесты для проверки уже готового устройства на производственные дефекты и корректности его работы при эксплуатации. Одним из наиболее интересных направлений является перенос модульных тестов, которые обеспечивают проверку одного элемента системы, к которому нет прямого доступа через внешние интерфейсы. При этом решаются следующие задачи: изоляция устройства от связанных с ним модулей; остановка прочих модулей системы; обеспечение управляемости модуля (возможности перевода устройства в любое допустимое состояния); вывод внутренних сигналов модуля, необходимых для анализа; добавление средств выполнения тестовых алгоритмов. Для решения перечисленных задач в общем случае недостаточно HDLспецификации. Например, в популярных языках VHDL и Verilog поддерживается поведенческое описание устройства, в котором элементы памяти, необходимые для задания состояния, могут быть выражены неявно. Мы предлагаем использовать совместный анализ высокоуровневого (HDL) и низкоуровневого (исходные нетлисты) описаний. Для этого возможно использовать ранее разработанный прототип САР устройства, который был апробирован при решении частной задачи введения структурной избыточности в устройство. 115

Прототип САР реализован на Java и интегрирован в процесс разработки на ПЛИС в среде Quartus II. Он представляет собой расширяемое средство, которое включает базовый инструментарий для анализа и трансформации структуры устройства. Внутренняя модель представления устройства основана на структурном подмножестве языка VHDL. Описание использует архитектурный граф, в узлах которого могут находиться как элементы архитектуры (сигналы, блоки, интерфейсы и т.д.), так и функции преобразования элементов. Автоматизация тестирования устройств является достаточно популярной областью, и существует много работ по решению ранее перечисленных задач при разработке новых устройств и тестов. Однако мы стремимся использовать ранее созданные тесты из сред функциональной симуляции, что создаёт новые требования к средству тестирования: - тестовые модули должны генерироваться автоматически на базе описаний тестов или их анализа; - исполнение пользовательских алгоритмов тестирования; - поддержка типовых команд сред симуляции (подача и считывание сигналов, ожидание, вывод сообщений, точки останова); - поддержка одновременной проверки многих модулей. К тестовым модулям применяются ограничения по аппаратным ресурсам, но при этом должно быть минимизировано влияние на производительность. Автоматическое внедрение подобных средств является сложной задачей, но в рамках исследования мы стремимся решить эту задачу для частных случаев. В настоящее время ведётся прототипирование методик изоляции тестируемых модулей на базе существующего средства реинжиниринга планируется обеспечить трансформацию нетлистов для встраивания модулей тестирования и добавления внешних интерфейсов для связи с системой тестирования. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин».

Ольховик Е.О., Десницкий В.В. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ Санкт-Петербургский институт машиностроения, Санкт-Петербург, Россия Современный подход для обеспечения качества стальных литых деталей машиностроения предполагает единую взаимосвязанную структуру мероприятий на каждом из этапов проектирования, производства и эксплуатации. Здесь основной задачей является достижение высоких механических свойств литого металла:  В , Т ,  (%), (%), КС , которые обеспечивают безопасную будущую эксплуатацию. При выполнении прочностных расчетов, конструктивная прочность отливок оценивается с использованием повышенных коэффициентов запасов прочности(>2÷3), что на практике объясняется природной неоднородностью свойств стали, которая 116

всегда в литом состоянии обладает значительной физической, структурной и химической неоднородностью. В последние два года [1, 2] резко увеличилось число аварий на ЖДтранспорте, связанных с изломом боковой рамы тележки грузовых вагонов, при этом, большинство аварий произошло с участием относительно новых отливок боковой рамы, срок их эксплуатации не превышал 3-5 лет. Качество литых деталей транспорта тесно связано с разработкой рациональных технологий их производства, здесь и закладываются будущие прочностные характеристики, что должно непосредственно отражаться на работе конструктора и проектировании литейной технологии. Однако фактически такая связь отсутствует, инженер-конструктор не может учесть внесенные технологические дефекты, а проектирование литейной технологии не направлено на обеспечение высокой прочности в наиболее нагруженных местах. При расчетах конструктивной прочности высоконагруженных деталей, прогноз неоднородности прочностных характеристик литой стали практически не применяется, используется справочная информация о механических свойствах. Для исследований прочности боковой рамы была подготовлена ее трехмерная модель, для конечно-элементного анализа напряженнодеформированного состояния применялись комплексы программ: SolidWorks/CosmosWorks. Elmer, CAELinux. Выполненные расчеты показали, что опорное соединение рама-букса имеет зоны действия повышенных напряжений, что объясняет наиболее частые случаи разрушения рамы в зонах внутреннего радиуса R55. Согласно расчетам, наибольшие напряжения сконцентрированы в углах буксового проема и составляют 90÷110МПа. При этом предполагалось, что свойства литой стали не имеют отклонений и равномерно распределены по всему объему боковой рамы. Наличие литейных технологических дефектов при этом не учитывалось, хотя они также являются причиной разрушения или отказа при эксплуатации. В настоящее время для анализа литейных технологий применяется специализированное программное обеспечение, позволяющее смоделировать процесс формирования (затвердевания) металла отливки в форме. Такие расчеты дают возможность определить локальные области детали с развитыми технологическими дефектами, далее возможна доработка литейной технологии для предупреждения дефектов. Размер и области локализации усадочной пористости существенно влияют на будущую конструктивную прочность детали и приводят к локальному снижению показателей механических свойств. Также могут снижаться жесткостные характеристики в сечении боковой рамы.

117

Рис.1. Снижение механических свойств (предела текучести) литой стали в зависимости от объемной пористости Для выявления взаимосвязи технологических параметров с механическими свойствами были проведены специальные эксперименты, где определялись значения механических свойств (  П ,  Т ,  (%), К IC ) литой стали при наличии различного объема усадочной пористости. На рис.1 представлена такая взаимосвязь, здесь для определения изменения предела текучести были подготовлены образцы, вырезанные из различных участков отливок и изготовленные индивидуально, каждый образец обладал своим набором технологических параметров, и, соответственно, дефектов. В данном случае фиксировалась объемная усадочная пористость методом гидростатического взвешивания. В дальнейшем полученные данные о снижении механических свойств используются для уточненного расчета напряженно-деформированного состояния исследуемых деталей. Справочные и постоянные значения параметров прочности, при расчетах заменяются с учетом полученных зависимостей об их снижении, таким образом, появляется возможность учитывать влияние внесенных технологических дефектов на конструктивную прочность литых деталей. Выводы: Разработаны методы расчетного компьютерного моделирования для прогнозирования неоднородности прочностных свойств литой стали в деталях ответственного назначения. Предложены методы сквозного расчетного проектирования высоконагруженных деталей, при этом совмещается учет напряженно-деформированного состояния и факторов неоднородности механических свойств литой стали. 118

Литература 1. Фотоальбом «Излом боковых рам тележек грузовых вагонов (на 15.03.2011г)» // ОАО «РЖД». 2. Пресс-центр ОАО «РЖД» // www.press.rzd.ru.

Осипов А.В. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МНОГОЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧАХ ТЕПЛОВОЗА ПГУПС, ОтУС, Санкт-Петербург, Россия Osipov A.V. TRANSIENTS IN MULTICIRCULATING HYDRODYNAMIC TRANSFERS OF THE DIESEL LOCOMOTIVE Saint-Petersburg Railway State Universities, Open University Skolkovo, Saint-Petersburg, Russia Для создания тяговой характеристики транспортного средства с гидропередачей, близкой к идеальной, в конструкцию современной гидропередачи локомотива должно быть включено два или более гидротрансформаторов (ГТР). Качество работы гидропередачи локомотива в целом оценивается плавностью переключения ГА и отсутствием скачкообразного изменения частоты и момента вращения выходного вала передачи. Именно от того, насколько качественно будет осуществлена передача энергии с одного гидротрансформатора на другой, будет зависеть эффективность гидропередачи и, как следствие, всего локомотива в целом. Синхронизация переключения гидроаппаратов гидропередачи с выполнением определенных требований эксплуатации тепловозов является одной из самых сложных и актуальных задач создания систем управления гидропередачей локомотива, решение которой и сегодня в полной мере не осуществлено. Наилучшим режимом переключения ГТРов с одного на другой является процесс передачи энергии с минимальными гидравлическими потерями. Для определения изменения вращающего момента на валах гидропередачи при переключении гидроаппаратов необходимо определить значения моментов на входном и выходном валах. С этой целью использовалась многомассовая крутильная система, включающая в себя сосредоточенные массы двигателя, ГТРов и нагрузки. Кинематическая схема, на основании которой был произведен расчет, представлена на рис. 1.

119

Рис. 1. Кинематическая гидромеханической системы

расчетная

схема

многомассовой

Движение системы, представленное на рис. 1, можно описать с помощью следующей системы уравнений:

(1) где I1, I 2 , I 3, I 4 , I 5 , I 6 соответственно, моменты инерции масс двигателя, насосного и турбинного колес, с заполняющими их жидкостью рабочего органа и нагрузки; соответственно, угол поворота, угловая скорость и ускорение масс двигателя, насосного, турбинного валов и рабочего органа; соответственно, расход жидкости в круге циркуляции и его первая производная; 120

соответственно, жесткости входного и выходного вала; соответственно, момент двигателя и нагрузки; напор насосного, турбинного колес, инерционный напор и гидравлические потери; - геометрические параметры каналов лопастных колес; площадь каналов лопастных колес; инерционный фактор насосного и турбинного колес. Соответственно, напоры насосного, турбинного колес, инерционный напор и гидравлические потери имеют следующие формулы для расчета уравнения баланса энергии: (2) (3)

(4)

(5) где j индекс обозначающий рассматриваемое колесо (насосное, турбинное, реакторное); коэффициент сопротивления межлопаточного канала; коэффициент потерь на удар;

котангенсы выхода потока из лопастных колес ГТР на переходных режимах; коэффициент сужения; коэффициент сопротивления; 121

углов

коэффициент сопротивления диффузора. Основные допущения, принятые в расчете и исходные данные. Для расчета математической модели, а также последующих характеристик, связанных с наполнением и опорожнением ГА, примем следующие допущения и исходные данные:  Расчет динамических характеристик производится на основании струйной теории;  Моменты двигателя и нагрузки включают в себя моменты дискового трения и моменты трения на валах;  Угол наклона линии тока жидкости на выходном участке принят для всех колес одинаковым и равным 90o ;  В момент переключения угловые скорости на насосном и турбинном валах считаются постоянными [1];  Скорости наполнения и опорожнения гидроаппаратов считаем равномерными [1];  Наполнение включаемого и опорожнение выключаемого из работы гидроаппаратов начинается одновременно [1]. Расчет выполнен для гидротрансформатора типа ТП1000М, который используется в гидропередачи УГП 750-1200. В качестве двигателя, приводящего в движение насосный вал ГТР, был использован дизель 3А-6Д49. Разгон вала турбинного колеса ГТР производится при постоянной угловой скорости насосного вала. Момент двигателя соответствует номинальному режиму работы, а нагрузка на валу турбинного колеса равна 3700 Нм. Угловая скорость, приведенная к валу насосного колеса ГТР, составляет 214 рад/с, а расход жидкости в круге циркуляции 0,8 m 3 / c . Результаты расчета.

122

Рис. 2. Характеристики моментов турбинных колес при опорожнении и заполнении кругов циркуляции соответственно ГТР1 и ГТР2 при разном передаточном отношении Результаты расчетов многомассовой крутильной системы позволяют заключить следующее:  Характеристики переключения ГА свидетельствуют о несовершенстве системы автоматического регулирования;  В зависимости от интенсивности наполнения и опорожнения гидроаппаратов выбирать оптимальные соотношения режимов переключения гидропередачи; Характер зависимостей дает возможность предположить, что для наиболее эффективной передачи энергии при переключении, необходимо изменять существующие подходы управления гидроаппаратами в системе автоматического регулирования. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Литература 1. К вопросу улучшения процесса переключения скоростей в гидропередаче / Л. А. Собенин. Труды ЛИИЖТ, вып. 254. Л.: Транспорт, 1966 г. 2. О переходных процессах в многоциркуляционных гидродинамических передачах тепловозов / В. И. Юшко, В. Г. Мицкевич. Труды МИИТ, вып. 243. М.: Транспорт, 1967 г. 3. Динамика гидромеханических передач / Ю.Н. Лаптев. М.: Машиностроение, 1983 г. – 104 с. 4. Гидродинамические передачи: Проектирование, изготовление и эксплуатация / Б.А. Гавриленко, И.Ф. Семичастнов. – М.: Машиностроение, 1980 г. – 224 с., ил. 5. Оптимизация параметров гидродинамических приводов строительных и дорожных машин / С.П. Стесин. - М.: «Машиностроение». 1996 г.

Пикуль В.В. СТЕКЛОМЕТАЛЛОКОМПОЗИТ - КОНСТРУКЦИОННЫЙ НАНОМАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СТЕКЛА Институт проблем морских технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия Pikul’ V.V. STEKLOMETALLOKOMPOZIT IS A STRUCTURAL NANOMATERIAL BASED ON GLASS Institute for Marine Technology Problems Russian Academy of Sciences, Far East Branch, Vladivostok, Russia 123

Стеклометаллокомпозит состоит из стеклянного слоя, покрытого металлическими облицовками. В составе стеклометаллокомпозита стеклянный слой освобождается от поверхностных и внутренних микродефектов, приобретая пространственную наноструктуру, а металлические облицовки защищают его от непосредственного взаимодействия с окружающей средой [1]. Стеклянный слой приобретает теоретическую прочность стекла, придавая необычайно высокую прочность и ударную стойкость стеклометаллокомпозиту в целом. Силикатные стекла достигают прочности порядка 10 ГПа [2], на порядок превышая прочность титановых сплавов. В качестве облицовок могут быть использованы легкие металлы, обладающие высокими деформационными свойствами. Установлено, что в процессе изготовления стеклометаллокомпозита облицовки из алюминиевого сплава надежно соединяются со стеклянным слоем, рис. 1.

Рис. 1. Соединение стеклянного слоя (слева) с алюминиевой облицовкой Затраты по изготовлению цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита намного ниже, чем у сопоставимых по прочности металлических оболочек при существенно меньшей массе (таблица 1).

124

Таблица 1. Сопоставление эффективности применения цилиндрических оболочек в составе прочного контейнера, предназначенного для работы на глубине 6000 м Наименование Внутренний диаметр, мм Толщина, мм Длина, мм Количество шпангоутов Предел прочности, МПа Относительная прочность Критическое давление, МПа Масса, кг Плотность, г / см 3 Стоимость, руб. Относительная стоимость

Титановый сплав ВТ 22 Стеклометаллокомпозит 500 20,5 1000 3 1150,0 1 93,2 166,3 0,723 249477,0 1

500 30,0 1000 0 9000,0 7,83 92,9 127,4 0,517 5185,4 1/48,1

Применение стеклометаллокомпозита позволит решить основную проблему, связанную с освоением глубин Мирового океана, создать глубоководную технику, обладающую достаточной положительной плавучестью для работы на любых океанских глубинах [3, 4]. Высока эффективность применения стеклометаллокомпозита и в других отраслях техники. Так, например, использование стеклометаллокомпозита в трубопроводной технике вместо стали позволит повысить производительность трубопровода более чем в два раза, уменьшив при этом вдвое массу и стоимость труб [5]. Предложенный подход к формированию стеклянного слоя без поверхностных микротрещин не имеет аналогов в мировой практике формирования стеклянных изделий, а стеклометаллокомпозит является принципиально новым конструкционным композиционным материалом. На различные способы изготовления изделий из стеклометаллокомпозита получено девять патентов РФ на изобретения. Создана лабораторная установка для изготовления цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита. Установлена возможность соединения облицовок из алюминиевых сплавов со стеклянным слоем стеклометаллокомпозита. Получены образцы цилиндрических оболочек из стеклометаллокомпозита. Предполагается проведение испытаний цилиндрических оболочек на гидростатическое давление. Термопластичность стекла позволяет при переработке заготовок из стеклометаллокомпозита использовать широко распространенные технологические операции резки, гибки и сварки. Неограниченные запасы дешевого сырья и наличие развитой промышленности по производству стекла и стеклянных изделий создают реальные предпосылки для организации 125

промышленного производства стеклометаллокомпозита.

высокопрочных

изделий

из

Литература 1. Пикуль В.В. К созданию композиционного наноматериала на базе стекла // Перспективные материалы, 2008. № 3. – С. 78 - 83. 2. Пух В.П., Байкова Л.Г., Кириенко М.Ф. и др. Атомная структура и прочность неорганических стекол // Физика твердого тела, 2005. – Т. 47. – Вып. 5. – С. 850 – 855. 3. Патент РФ на изобретение №2361770. Способ изготовления цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата из стеклометаллокомпозита // Пикуль В.В. - 20.07. 2009. Бюл. № 20. 4. Патент РФ на изобретение № 2425776. Водонепроницаемый прочный корпус подводного аппарата из стеклометаллокомпозита // Пикуль В.В. – 10.08.2011. Бюл. № 22. 6. Патент РФ на изобретение № 2433969. Способ изготовления трубы из стеклометаллокомпозита // Пикуль В.В. – 20.11.2011. Бюл. №32.

Руднева Т.В., Базаев Е.М. РАЗРАБОТКА ТЕКСТИЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК ПО ПРИНЦИПУ СТРОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТРУКТУР Московский государственный университет дизайна и технологии, Москва, Россия Rudneva T.V., Bazaev E.M. DEVELOPMENT OF THE TEXTILE SHELLS AFTER GEOMETRY OF NATURAL STRUCTURES Moscow State University of Design and Technology, Moscow, Russia Актуальная проблема совмещения прочности и легкости в швейных изделиях бытового и специального назначения постоянно привлекает к себе внимание исследователей. В этом направлении большой интерес представляют армирующие структуры природных оболочек. Структуры природных оболочек обладают повышенными прочностью и легкостью, изотропией свойств в заданных направлениях. Особенности геометрического строения позволяют применять такие структуры и при производстве бытовой одежды, создавать изделия с красивым рисунком, дизайном. В связи с вышеизложенным, возникает необходимость изучения геометрического строения и прочностных свойств природных армированных оболочек, а также разработки методов проектирования и способов изготовления их текстильных аналогов. 126

Прочность природных оболочек обеспечивается за счет нерегулярности геометрического строения ячеек с различным числом сторон разной величины. По данным исследователей, природные структуры имеют ряд преимуществ перед применяемыми в технике схемами армирования, так как позволяют увеличить прочность до 300% и снизить вес в два раза. Целью проведенных исследований явилось изучение геометрической структуры природных оболочек и возможности изготовления их текстильных аналогов. Листья растений имеют сетчатую структуру, состоящую из жилок, при этом плотность структуры увеличивается от центральной части листа к кромкам, что предохраняет его от разрыва ветром. Этот эффект уплотнения структуры можно использовать, например, при проектировании лопаток вентилятора авиационных двигателей, ветровых электроустановок. Тонкая паутина, которую плетет паук, обладает своеобразной геометрией строения, которая позволяет удержать летящее на большой скорости насекомое. Результаты проведенных исследований на разрыв показали, что структура паутины превосходит по прочностным характеристикам структуру ткани полотняного переплетения на 70-80% при одинаковом расходе материала и количестве структурных ячеек, поэтому структурную геометрию паутины целесообразно использовать для армирования абразивных кругов, обтекателей сферических форм летательных и подводных аппаратов. Кроме того, структура природных оболочек формоустойчива, стабильна, равнопрочна во всех направлениях. Эти показатели важны для одежды специального назначения, применяемой в экстремальных условиях (скафандров, одежды для мотоциклистов, спортсменов и т.д.). Также появляется возможность создания легких и прочных конструкций из полимерных композиционных материалов для авиационной, космической, судостроительной и автомобильной промышленности, архитектуре и строительстве. На рис. 1 показана сетчатая структура, изготовленная по принципу геометрического строения крыла насекомого методом вязания.

Рис. 1. Текстильный аналог структуры крыла стрекозы На рис. 2 представлены возможные варианты использования структур природных оболочек для армирования текстильных изделий бытового и технического назначения. 127

Рис. 2. Текстильные оболочки, армированные по принципу строения крыла стрекозы: а — манекена; б – планера самолета Таким образом, для армирования текстильных оболочек целесообразно использовать геометрию строения природных нерегулярных структур, что даст возможность изготовления бесшовных швейных изделий и армирующих каркасов с сокращением числа технологических операций, потерь материала и трудоёмкости. Результаты изучения геометрических структур природных оболочек позволят научно обоснованно решать задачи проектирования особо прочных текстильных каркасов в швейных изделиях бытового и технического назначения.

Смаилова Г.Ж., Исмаилов А.А., Исмаилова Д.А. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан Казахстанско-Британский технический университет, Алматы, Казахстан Smailova G.Zh., Ismailov A.A., Ismailova D.A. OIL CLEANING METHODS FROM SALTS OF HEAVY AND RARE-EARTH MATERIALS Kazakh National Technical University named K.I.Satpayev, Almaty, Kazakhstan Kazakh-British Technical University, Almaty, Kazakhstan Скважинная продукция содержит нефть, газ, пластовые воды и соли тяжелых, редкоземельных металлов, которые приводят к высокой вязкости и, соответственно, трудной транспортировке. В настоящее время с нефтью извлекается более 120 млн. т/год попутных пластовых вод, а запасы подземных 128

вод терригенного девона практически неисчерпаемы. Промышленными подземными водами называют такие, которые содержат в растворе ценные химические компоненты или их соединения в количествах, обеспечивающих в пределах конкретных гидрогеологических районов по технико-экономическим показателям их рентабельную добычу и переработку. Местонахождением промышленных вод является ограниченная часть геологической структуры, в пределах которой рациональным в технико-экономическом отношении водозабором в течение расчетного срока эксплуатации можно полностью отработать заключенные внутри нее геологические запасы этих вод. Однако, требования (кондиционные) к качеству пластовой воды на микрокомпоненты изменяются в зависимости от гидрогеологических, геолого-экономических, коммуникационных условий района, химического состава, эксплуатационных запасов подземных вод, степени гидрогеологической и геологической изученности района, технологических возможностей извлечения из них отдельных компонентов или их различных сочетаний. Наиболее важным показателем, характеризующим возможность использования подземных вод как полезного ископаемого, является степень их комплексного использования. Важным преимуществом подземных вод как сырьевого источника редких элементов является низкая себестоимость продукта, т.к. подземные воды полноценное сырье, отдельные их геохимические типы обладают сравнительно высокой технологичностью, эксплуатация водных месторождений редких элементов не требует дорогостоящих горных разработок. Поэтому в большинстве стран (США, Италия, Израиль, Япония, Новая Зеландия, Исландия, Австралия и др.) постоянно и планомерно ведутся технологические исследования для разработки методов извлечения этих элементов из конкретных геохимических типов природных вод. Так как нефть и пластовая вода содержат соли тяжелых и редкоземельных металлов, предлагаются следующие способы очистки нефти от солей тяжелых и редкоземельных минералов. При выборе системы сбора и очистки скважинной продукции необходимо руководствоваться следующими положениями: необходимостью максимального уменьшения количества солей тяжелых минералов и снижения содержания в них примесей; возможностью извлечения из скважинной продукции солей тяжелых минералов, примесей и их последующей утилизации. Методы, применяемые для очистки нефти от механических примесей и солей тяжелых металлов: механические; физико-химические; химические; биологические методы. Из механических практическое значение имеют отстаивание, центрифугирование и фильтрование; из физико-механических – флотация, коагуляция и сорбция; из химических – использование различных полимеров. Механическую очистку нефти от примесей и солей применяют преимущественно как предварительную. Задачей механической очистки является подготовка нефти к другим видам очистки. Механическая очистка нефти является, в известной степени, самым дешевым методом очистки, а 129

поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка нефти механическими методами. Механическую очистку проводят для выделения из нефти находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования. Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание нефти через различные решетки и сита. Для выделения из нефти взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности нефти, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают. Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении нефти через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из нефти взвесь. Литература 1. Захаров С.Л. Очистка сточных вод нефтебаз // Экология и промышленность России. – 2009, январь, с. 35-37. 2. Крылов И.О., Ануфриева С.И., Исаев В.И. Установка доочистки сточных и ливневых вод от нефтепродуктов // Экология и промышленность России. – 2008, июнь, с. 17-19.

Смирнов В.А., Смирнов Д.В. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ЗАО «НПЦ «Аквамарин», Санкт-Петербург, Россия Smirnov V.A., Smirnov D.V. DESIGN-PROCESS MEASURES IN DESIGNING ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY ELECTRONIC EQUIPMENT NPC «Akvamarin», Saint-Petersburg, Russia Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) представляет собой сложную задачу, для решения которой не существует универсальных приемов, равно эффективных для различных классов РЭА и областей использования. Сложность проблемы связана с тем, что источники помех, приемники и пути их прохождения распределены в пространстве, момент и факт их появления часто является случайной и ненаблюдаемой величиной, а местонахождение априори неизвестно. Борьба с помехами приобретает все большую актуальность по следующим причинам:

130

- энергетический уровень информационных сигналов имеет тенденцию к уменьшению, а энергетический уровень внешних помех непрерывно увеличивается; - увеличение взаимного влияния элементов из-за уменьшения габаритных размеров активных элементов и линий связи между ними, а также увеличение плотности их размещения; - возрастание уровня помех из-за усложнения систем и расширения применения внешних устройств с большим количеством электромеханических узлов; - внедрение РЭА во все сферы человеческой деятельности. Для вновь создаваемой РЭА характерна важная особенность. По мере завершения разработки и перехода к стадиям производства и эксплуатации набор доступных средств обеспечения ЭМС, а также их эффективность снижаются, стоимость же, наоборот, возрастает. В статье рассмотрены конструкторско-технологические меры обеспечения ЭМС и современные устройства защиты от помех. Конструкторско-технологические меры по обеспечению ЭМС направлены на ослабление уровней электромагнитных помех, создаваемых источниками помех, восприимчивости рецепторов и, главным образом, на устранение путей распространения помех путем более совершенного конструктивного выполнения элементов и блоков, кабелей, межблочных соединений, соединителей, а также корпусов устройств и т.д. К используемым в практике обеспечения ЭМС конструкторскотехнологическим мерам относятся: - экранирование элементов и блоков РЭА; - экранирование проводников; - заземление; - группирование проводников в межблочных соединениях; - зонирование элементов и компоновка их на плате, в устройстве и т. д.; - выбор электрических контактов; - выбор уплотнительных элементов; - выбор соединителей; - выбор корпусов электромагнитных экранов и устройств с экранирующими свойствами, в том числе, способов соединения их элементов; - выбор способов выполнения монтажных соединений и электрических соединений в пределах платы; - выбор используемых проводящих и изолирующих материалов, покрытий; - выбор устройства заземления. Металлические корпусы РЭА обеспечивают определенную защиту от проникновения из окружающего пространства в нее электромагнитных помех. Однако неизбежные разрезы, швы, отверстия для кабелей и вентиляции сильно снижают их экранирующее воздействие. Для обеспечения сплошного 131

гальванического соединения всех стенок прибора применяют подходящие уплотнения: - пружинящие устройства из бериллиевой бронзы для уплотнения дверей; - проволочные оплетки, пропитанные эластомером; эластомеры с добавками, обеспечивающими достаточную электропроводность, на основе силанового каучука в виде пластин, кольцевых шнуров, трубок. В качестве наполнителей используется углерод, никелевые или серебряные частицы, посеребренный медный, никелевый или стеклянный порошок; - пластины из силиконового каучука, содержащие перпендикулярно расположенные к поверхности металлические нити. Современные экранирующие прокладки Spectrum Control представляют из себя мягкий полиуритановый профиль, покрытый специальной тканью с высокой проводимостью, содержащей медь и никель. Такие легкие и гибкие прокладки обеспечивают эффективность экранирования швов и зазоров РЭА 70-100 дБ в диапазоне от 1МГц до 18ГГЦ. Отвод тепла из шкафов осуществляется через отверстия или через жалюзи в стенках, которые должны быть расположены вдоль линий токов. На внутренних поверхностях кожухов с отверстиями может закрепляться металлическая сетка. Электрические соединения с внешними устройствами осуществляются исключительно при помощи разъемов. Иным образом внутрь шкафа нельзя вводить кабели. Эффективное экранирование электронных приборов с пластмассовыми корпусами (компьютеров, измерительных приборов, мониторов и др.) достигается применением пластмассовых комбинированных материалов с проводящими добавками (металлическим порошком, нитями, например, из углерода и т.п.) и нанесением поверхностных слоев металла (напыление металлов, нанесение специальной проводящей краски, оклейка корпуса фольгой и т.п.). Для экранирования можно использовать современную самоклеящуюся фольгу Aaronia MagnoShield FLEX+ . Гибкая, поддающаяся деформации фольга обеспечивает эффективное экранирование и защиту от постоянных и низкочастотных магнитных полей и помех любого рода коммутационные шкафы, мониторы, компьютеры, электронные узлы. Материал фольги представляет собой никилево-железный сплав, который легко можно резать ножом или ножницами. Он не гниет, морозостоек, пригоден к нанесению на него краски, обладает антистатическими свойствами и может крепиться к вертикальной поверхности. Частотный диапазон экранируемых сигналов от 0 до 30 МГц. Для экранирования низкочастотных магнитных полей, излучаемых трансформаторами, силовыми кабелями и т.д. особо подходят магнитные экраны из специального никелево-железного сплава (мю-металл, изотроп) толщиной 0,5 мм с частотным диапазоном экранируемых сигналов от 0 до 30 МГц. В настоящее время на рынке широко представлены металлические шкафы специальной конструкции, обеспечивающие существенное ослабление электромагнитного излучения (ЭМИ). Стандартные шкафы из листовой стали, 132

не содержащие окон и щелей, существенно ослабляют ЭМИ. Использование оцинкованных монтажных панелей, а также специальных электропроводных уплотнителей и прокладок существенно повышает эффективность таких шкафов, поскольку покрытие цинком позволяет выровнять потенциалы на большой площади. Еще более низким сопротивлением обладает алюминий. Поэтому некоторые компании выполняют моноблочные шкафы из специального сплава ALUZINC 150 (ALUZINC, зарегистрированная торговая марка концерна Arcelor, сталь, имеющая покрытие, состоящее на 55% из алюминия, на 43% из цинка и на 1,6% из кремния). Такого рода шкафы обычно ослабляют излучение на 80-90 дБ на частотах 100кГц-1ГГц. В РЭА функции экранов чаще всего выполняют кожухи, панели и крышки приборов блоков и стоек, при выборе материалов и расчете толщины которых, кроме соображений эффективности экранирования, необходимо учитывать требования обеспечения механической прочности, жесткости, надежности соединения отдельных элементов. Имеются различные экранирующие материалы и устройства, поставляемые в различных формах, в зависимости от решаемых задач: - прикрепляемые болтами пластины и привариваемые тонкие стальные и медные листы для изготовления экранированных корпусов; - тонкая, легко разрезаемая и деформируемая фольга из мягкомагнитных сплавов с высокой магнитной проницаемостью; - металлические ленты и оплетки для кабелей; - металлические плетеные шланги для дополнительного экранирования кабелей и кабельных жгутов; - металлические сотовые структуры для воздухопроницаемых экранирующих элементов; - металлические сетки, проводящая фольга и стекла с напыленным металлом; - наносимые на пластмассовые корпусы распылением серебряные, никелевые или медные покрытия; - пластмассовые комбинированные материалы с проводящими добавками (металлическим порошком, нитями, например, из углерода и т.п.) для изготовления экранированных корпусов. Кабели должны быть экранированными и с витыми парами. Самым минимальным требованием к экрану является высокая плотность оплетки (не менее 85%).Значительно лучшим экранирующим эффектом обладают кабели с двойной оплеткой, например, кабель RE-2X(ST)2Y(Z)Y PIMF. На относительно низких частотах до нескольких десятков мегагерц оплетка обеспечивает лучшее экранирование, чем фольга, главным образом, за счет своей толщины. Однако затем экранирующие свойства оплетки резко ухудшаются и становятся почти неприемлемыми еще до частоты 100 МГц. В то же время фольга имеет плоскую АХЧ, сохраняя удовлетворительные экранирующие способности в очень широком диапазоне частот, вплоть до гигагерц. Поэтому предпочтение следует отдавать кабелям с комбинированным экраном, содержащим и оплетку, и 133

фольгу. Отличную защиту от ЭМИ обеспечивают кабели, совмещающие парную скрутку проводов, экраны из фольги для каждой пары с трехслойным общим экраном из фольги. Например, кабель RE-2X(ST)2Y(Z)Y PIMF позиционируется как сверхустойчивый к помехам. Он используется для передачи аналоговых и цифровых сигналов до 200 кбит/с, обладает высокой механической прочностью. Его характеристики: парная скрутка проводов с экраном из полиэстеровой фольги для каждой пары; трехслойный общий экран из фольги и оплетка из стальной проволоки; внешняя изоляция – сшитый полиэтилен (XLPE); до 24 пар проводов в кабеле. Фирма Belden CDT разработала и запатентовала простой и эффективный способ экранирования кабеля на основе слоя фольги, нанесенного на пленку из полиэстера («полиэфирный сэндвич»). Компания выпускает кабели, которые имеют два слоя экрана из фольги и оплетки, либо даже четыре слоя, где фольга чередуется с оплеткой дважды, что позволяет сочетать их лучшие свойства. Для успешного функционирования кабельных экранов чрезвычайно важно наличие их эффективного заземления. При выполнении присоединения экрана к земляной шине следует иметь в виду, что никакие «накрутки» соединительного провода на экран недопустимы, как недопустимо и свертывание в кольца длинного соединительного провода между экраном и земляной шиной. Основным требованием к узлу заземления является минимальное сопротивление. Поэтому основные способы его выполнения – посредством пайки или сварки. Все другие виды соединения: заклепки, винты, могут быть использованы только при гарантии долговременной надежности механического соединения и отсутствия коррозии в месте соединения. Например, при винтовом соединении экрана с узлом заземления возможно ослабление соединения, в контакте возникает полупроводниковый эффект и нелинейность этого контактного перехода способствует возникновению контактных помех. Обоснование того или иного метода заземления, которое, строго говоря, должно опираться на математические расчеты, на практике приходится делать на основании опыта и интуиции. Решение проблем заземления в настоящее время находится на грани между пониманием, интуицией и везением. Для решения проблем заземления можно руководствоваться следующими рекомендациями : 1. Используйте модули ввода-вывода только с гальванической развязкой. 2. Не применяйте длинных проводов от аналоговых датчиков. Располагайте модули ввода в непосредственной близости к датчику. 3. На открытой местности и при больших дистанциях используйте оптический кабель вместо медного. 4. Используйте в пределах вашей РЭА отдельную землю из медной шины, соединив ее с шиной защитного заземления здания только в одной точке. 5. Аналоговую, цифровую и силовую землю соединяйте только в одной точке. Если этого сделать невозможно, используйте медную шину с большой 134

площадью поперечного сечения для уменьшения сопротивления между разными точками подключения земель. 6. Следите, чтобы при монтаже системы заземления случайно не образовался замкнутый контур. 7. Цепи, изолированные гальванически, нужно заземлять через большое сопротивление, чтобы избежать накопления статических зарядов. 8. Цепи с существенно различающейся мощностью следует заземлять группами так, чтобы все группы имели примерно одинаковую мощность. 9. Заземляющие проводники с большим током должны проходить отдельно от чувствительных проводников с малым измерительным сигналом. Провод заземления должен быть по возможности прямым и коротким. Рассмотрим такую меру, как группирование проводников. В сложных устройствах присутствуют кабельные жгуты, нередко имеющие значительную длину. Тщательное экранирование каждой пары проводников не всегда возможно. В результате возникают помехи, обусловленные связью проводников различных источников и рецепторов помех. Одно из радикальных средств ослабления таких связей состоит в разделении всех проводников на несколько групп, каждая из которых собирается в отдельный жгут. Для этого все кабельные цепи разделяют на несколько классов в соответствии со значениями мощности передаваемого сигнала. Целью группирования является предотвращение возможности наличия в одном жгуте проводников, чувствительных рецепторов помех и мощных источников помех. Зонированием называют идентификацию и возможную интеграцию участков или областей с одинаковой электромагнитной обстановкой (ЭМО). Как правило, в экранированной корпусом-экраном РЭА области имеются зоны с различной интенсивностью электромагнитных полей. РЭА также содержит в своей основе элементы, имеющие различную чувствительность к помехам. Поэтому для повышения стойкости РЭА к воздействию помех необходимо, чтобы чувствительные к электромагнитному воздействию элементы РЭА располагались в зонах экранированной области с пониженным уровнем напряженности электромагнитных полей. Общие правила компоновки устройства сводятся к следующим положениям: - любые проводники мощных сигналов должны быть размещены отдельно от цепей слабых сигналов. При необходимости их близкого расположения ориентация помехонесущих цепей должна быть по возможности ортогональной к восприимчивым цепям; - необходимо избегать близкого размещения восприимчивых элементов к источникам помех, а при необходимости такого размещения принимать меры для их развязки (экранирование, перпендикулярная ориентация проводов, индуктивных элементов и т.д.); - совместимые устройства, которые не воздействуют друг на друга, можно размещать вместе, а невосприимчивые и помехонесоздающие элементы 135

целесообразно использовать как развязывающий барьер между помехосоздающими и восприимчивыми элементами. Для обеспечения ЭМС РЭА современные производители выпускают специальные соединители. Входной сетевой модуль – это соединитель (вилка), выполненный в различной конфигурации: одиночный, со встроенным предохранителем и совмещенный с выключателем (с предохранителем или без него). Он предназначен для подключения ввода электропитания к устройству с одновременным обеспечением защиты от воздействия электромагнитных помех. Все сетевые модули содержат встроенный помехоподавляющий фильтр. Максимальный ток – до 15 А при напряжении до 250В. Конструкция модулей позволяет производить монтаж в панель устройства или на печатную плату. Цилиндрические соединители компании Spectrum Advanced Specialty Products (SASP) выпускаются со встроенными фильтрами C-, LC-, CL-, Pi- типа, которые выполнены на основе трубчатых конденсаторов или планарных конденсаторных сборок. Номенклатура SASP в части прямоугольных соединителей состоит из нескольких групп, а именно: - D-Sub – со встроенными фильтрами, в том числе, Low Profile – низкопрофильные, Combo – комбинированные, High Density – высокой плотности, Micro D. - Modular Jack – RJ45 со встроенными EMI-фильтрами или ESD-защитой, одиночные или до 8 соединителей. - Mini Din – с EMI-фильтрами, одиночные или сборки до 6 соединителей. - USB – со встроенными EMI-фильтрами или ESD-защитой. Выпускается несколько серий D-Sub соединителей, которые различаются по типу применяемых фильтров и модификаций. За счет применения низкопрофильных фильтров габаритные размеры соединителей D-Sub серии 100 не отличаются от стандартных D-Sub. К проблеме ЭМС при проектировании РЭА следует относиться с максимальным вниманием, поскольку неправильный выбор схемы подключения, разводки кабелей, системы заземления и экранирования могут свести на нет достоинства дорогой и, казалось бы, крайне надежной электронной системы. Направлением решения этой проблемы является сочетание типовых методов обеспечения ЭМС и применение современных материалов и комплектующих. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Литература 1. Седельников Ю.Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Учебное пособие.- Казань. ЗАО "Новое знание", 2006 – с. 238-257. 3. Малков Н.А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств : учеб. пособие / Н.А. Малков, А.П. Пудовкин. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007.– с. 8-46. 4. www.specemc.com. 136

5. Проблема устойчивости микропроцессорных систем релейной защиты и автоматики к преднамеренным деструктивным электромагнитным воздействиям. Часть 2. // Компоненты и технологии. 2011. №5. 6. Spectrum Advanced Specialty Products – компоненты и решения для обеспечения ЭМС РЭА. // Компоненты и технологии. 2011. №9,10. 7. www.linetest.ru.

Смирнов В.А., Смирнов Д.В. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПРИ ДИАГНОСТИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЗАО «НПЦ «Аквамарин», Санкт-Петербург, Россия Smirnov V.A., Smirnov D.V. METHOD OF CONSTRUCTION A COMBINED CIRCUIT FOR FAULT LOCATION FOR DIAGNOSIS OF COMPLEX SYSTEMS ENGINEERING NPC «Akvamarin», Saint-Petersburg, Russia Сложность технических систем постоянно возрастает, так как непрерывно увеличиваются функциональные возможности электронных устройств, повышается функциональная и конструктивная интеграция микросхем и микроузлов, растет количество электронных компонентов и уменьшаются размеры печатных соединений и проводников. Такие системы зачастую имеют встроенные средства самодиагностики и содержат в своем составе управляющую ЭВМ с развитым программным обеспечением. Соответственно, возрастает и сложность наладки и приемочного контроля такой техники. Значительная часть расходов при изготовлении и эксплуатации сложных электронных систем определяется временем, связанным с локализацией, устранением и установлением причин неисправностей: отказов или сбоев. Проведение диагностических работ осложняется необходимостью пользоваться не только стандартным набором конструкторской документации: схемой электрической принципиальной (Э3), таблицей соединений (ТЭ3), техническими условиями (ТУ), инструкциями, схемой электрической подключений (Э5), схемой электрической функциональной (Э2) и т. д. Особенности электронно-вычислительных устройств, входящих в состав современных сложных технических изделий, привели к необходимости создания специфических конструкторских документов: схем алгоритмов, диаграмм временных и микропрограммной логики, таблиц сигналов, идентификаторов сигналов, проверки параметров и т.д. Эти обстоятельства выдвигают повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала и лиц, проводящих приемочный контроль и наладку изделий, как условия обеспечения надежности и отказоустойчивости 137

таких электронных блоков и узлов. К сожалению, в условиях увеличения числа малых предприятий с быстро меняющимся ассортиментом производимой продукции, очень сложно найти на рынке труда специалистов нужной квалификации и нет возможности обеспечить длительную подготовку таких специалистов. В статье предложен новый подход к решению задачи ускорения процесса освоения новой техники, сокращения времени на обнаружение неисправностей и поиска дефектов с целью их последующего устранения (или исключения недопустимого влияния) и, тем самым, восстановления работоспособного состояния технической системы. Этот подход заключается в применении комбинированных схем. Комбинированная схема представляет собой комбинацию (сочетание) элементов схемы алгоритма и элементов схемы электрической принципиальной. При традиционном подходе к проведению диагностических работ большую практическую сложность вызывают отрицательные результаты при прохождении сложных автоматических тестовых проверок, состоящих из большого числа выдаваемых команд и принимаемых сигналов. Чтобы локализовать неисправность, специалист, занимающийся технической диагностикой, должен использовать перечисленную выше техническую документацию для построения программы контроля электрической цепи прохождения команды или сигнала. Это может потребовать значительных временных затрат из-за недостатка необходимой квалификации. Применение, заранее построенных комбинированных схем существенно облегчает выполнение диагностических задач. Фрагмент такой комбинированной схемы сложной технической системы приведен на рис. 1, где PCI-1753 – платы дискретного ввода-вывода, расположенные в промышленном компьютере А1, PSLD-785B – релейные платы, формирующие релейные команды в объекты контроля, 70LRCK24-HL – плата, предназначенная для приема сигналов постоянного напряжения от объектов контроля и передачи их в промышленный компьютер для последующей программной обработки, ADAM3968/50-A модули переходные, обеспечивающие подключение релейных плат и плат 70LRCK24-HL к входам и выходам промышленного компьютера, WAGO – клеммные соединители, К1,К2 – контакторы, Р реле. Управление платами обеспечивают промышленный компьютер.

138

Рис.1. Фрагмент комбинированной схемы технической системы Методика построения такой схемы состоит из следующих этапов: 1. Строится упрощенный алгоритм работы, включающий в себя операторы выдачи команд, приема сигналов, выдачи сообщений на экран монитора. 2. В тексте программы каждому оператору алгоритма присваивается соответствующий идентификатор сигнала (команды), который выполняет эту функцию. В этом могут помочь комментарии программиста к данной программе. 3. В таблице соответствия сигналов (команд) контактам соединителей внешних устройств каждому идентификатору сигнала (команды) находится номер соответствующего контакта соединителя с обозначением внешнего устройства. 4. Используя электрическую принципиальную схему, таблицу соединений, схему соединений и подключений, строится схемотехническая часть комбинированной схемы, соединяемая с содержанием операторов ранее построенного алгоритма работы. Предложенный способ представления технической информации и методика построения комбинированных схем существенно повышает скорость освоения производства новой техники при выполнении контрольных и наладочных работ, дает наглядное представление о физических процессах, происходящих в аппаратуре для создания и освоения диагностирующих процедур. Поскольку на экране монитора в случае неисправности появляется сообщение, на каком шаге алгоритма появилась неисправность, использование 139

комбинированной схемы позволяет быстро локализовать неисправность, не прибегая к помощи программистов. Положительный эффект использования комбинированных схем может быть усилен при применении ИПИ-технологии интеграции данных об изделии. Однократно созданная на основе набора технической документации и объема накопленных сотрудниками профессиональных знаний и умений электронная база данных из таких схем может многократно использоваться субъектами единого информационного пространства, участвующих в жизненном цикле изделия, при проектировании, производстве, проведении испытаний, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте. Таким образом, применение комбинированных схем при изготовлении сложных технических систем – это один из путей решения проблемы эффективного диагностирования таких систем в постоянно меняющихся условиях при недостаточном количестве специалистов соответствующей квалификации. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Литература 1. Ивченко В.Г. Конструирование и технология ЭВМ. Конспект лекций. – Таганрог: ТРТУ, 2001. 2. Лихтциндер Б.Я. Внутрисхемное диагностирование узлов радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Тэхника, 1988. – 168с.

Смирнов В.А., Смирнов Д.В. ВЫСОКОНАДЕЖНОЕ АДАПТИВНОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ ЗАО «НПЦ «Аквамарин», Санкт-Петербург, Россия Smirnov V.A., Smirnov D.V. HIGH-RELIABLE ADAPTIVE DEVICE FOR REDUNDANT FAULT-TOLERANT SYSTEMS CONTROL OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT NPC «Akvamarin», Saint-Petersburg, Russia Надежность системы управления технологическим оборудованием определяется не только надежностью элементов, из которых она состоит, но и способностью системы сохранять свою работоспособность при повреждениях ее частей. Последнее свойство, которым наделены живые существа, привлекает к себе, в наибольшей степени, внимание специалистов, поскольку сложные современные системы содержат большое число элементов, что неизбежно приводит к отказам и сбоям. Наделение системы управления свойством 140

приспособления к отказам ее составных частей осуществляется за счет введения структурной избыточности. Адаптивное резервированное устройство основано на интеллектуальном механизме адаптивной перестройки структуры системы с использованием нейроподобной модели и алгоритма, согласованной с потерей работоспособности, функциональной деградации. В исходном состоянии содержимое счетчиков ошибок всех каналов равно нулю. Резервируемые блоки исправны, работают в высшем частотном классе, и им присваиваются максимальные весовые коэффициенты, которые устанавливаются и хранятся в блоках весовых коэффициентов. Одновременно осуществляется предварительная установка минимально допустимого весового коэффициента, характеризующего наименьший частотный класс, в котором блок сохраняет еще свою работоспособность. Весовые коэффициенты определяют степень влияния сигнала, поступающего с резервируемого блока на соответствующий каналу информационный вход восстанавливающего блока, на формирование его решения. В случае неисправной работы резервируемого блока одного из каналов, на выходе блока несовпадения появляется единичный сигнал, который увеличивает содержимое счетчика ошибок, а значение текущего весового коэффициента уменьшается. Блок несовпадения реализует булеву функцию «исключающее ИЛИ», может быть блокирован по входу стробирования и синтезирован в базисе И, ИЛИ, НЕ в соответствии с выражением: где X1 – выход резервируемого блока, X2 – выход восстанавливающего блока, S – вход стробирования. Счетчик ошибок хранит число поступивших сбоев за определенный интервал времени, определяемый счетчиком времени накопления ошибок. В начале работы адаптивного резервируемого устройства происходит запись величины интервала времени накопления ошибок. Если за этот интервал времени число сбоев в данном канале не превысило определенного порога, определяемого разрядностью счетчика ошибок, то изменения величины максимального весового коэффициента не происходит, т.е. накопленные ошибки игнорируются. Восстанавливающий блок реализует пороговую функцию

где ai - весовой коэффициент i-го весового входа восстанавливающего блока, xi - i-й входной сигнал, ρ - порог восстанавливающего блока. Восстанавливающий блок работает в двух режимах: в режиме « 2 из 3» и в режиме «ведущий ведомый». Если в процессе работы (например, рассмотрим 141

трехканальное резервированное устройство) возникла ситуация, когда полностью исправно работает только один из резервируемых блоков, имеющий к тому же и максимальный весовой коэффициент, отражающий участие блока в формировании выходного сигнала, а два других работают со сбоями и сумма их текущих весовых коэффициентов меньше, чем текущий весовой коэффициент исправно работающего блока. Тогда может случиться так, что два частично работающих (дающих сбои) блока выдадут одинаковую информацию, а исправно работающий резервируемый блок отличную от них информацию. Если бы восстанавливающий блок продолжал реализовывать пороговую функцию, то на выходе восстанавливающего блока могла бы быть неверная информация. В этом случае право решающего (наибольшего) голоса получает блок, имеющий максимальный весовой коэффициент. Он становится как бы ведущим, а остальные – ведомые. Иначе говоря, исправный блок с максимальным весовым коэффициентом полностью определяет выходной сигнал. Когда же один (а может оба) из частично работоспособных блоков восстанавливает свою работоспособность, которая характеризуется повышением текущего весового коэффициента, и сумма текущих весовых коэффициентов будет выше, чем у исправно работающего блока, то восстанавливающий блок опять переходит на реализацию функции голосования по большинству. Если сумма текущих весовых коэффициентов всех резервируемых блоков меньше порогового значения, то с целью невыдачи неисправной информации на выход устройства, его отключают. Помимо механизма уменьшения максимального весового коэффициента резервируемого блока в случае, если он часто дает сбои, в каждом канале адаптивного резервируемого устройства имеется также механизм увеличения максимального весового коэффициента резервируемого блока в случае, если он в течение интервала времени, называемого интервалом времени безотказной работы не дал ни одного сбоя. В начале работы устройства эта величина записывается в один из регистров. Повышение надежности функционирования адаптивного резервированного устройства достигается за счет формирования, коррекции, сравнения оценок работоспособности каналов устройства и его реконфигурации. Использование в устройстве счетчика интервала времени безотказной работы, счетчика интервала времени накопления ошибок, других блоков, элементов и связей между ними позволяет повысить длительность функционирования системы за счет возможности повышения максимального весового коэффициента канала, если в течение определенного интервала времени он не дал ни одного сбоя, а также за счет игнорирования сбоев, если их количество на заданном интервале времени не превышает заданной величины. Разработана структурная схема адаптивного резервированного устройства, функциональные схемы блока весовых коэффициентов и восстанавливающего органа, таблица истинности блока весовых коэффициентов и временные диаграммы работы устройства. 142

Использование адаптивного резервированного устройства в системах управления технологическим оборудованием в условиях перемежающихся отказов позволяет существенно увеличить длительность их функционирования. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин» Литература 1. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационноизмерительной аппаратуре. – Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1986. -280с. 2. Куприянов М.С., Логинская Л.Г. Функциональный подход к управлению реконфигурацией отказоустойчивых систем. – В кн.: Высокопроизводительные вычислители. – Таллинн, 1988. 3. Игнатьев М.Б., Денисова Т.М., Куприянов М.С. и др. Адаптивные алгоритмы управления резервированными системами. – Кибернетика, 1988, №5, с. 50-54.

Смирнов В.А., Смирнов Д.В. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КОНТРОЛЯ, НАЛАДКИ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ЗАО «НПЦ «Аквамарин», Санкт-Петербург, Россия Smirnov V.A., Smirnov D.V. ANALISYS OF CONTROL, ADJUSTMENT AND DIAGNOSING OF COMPLEX ELECTRONIC EQUIPMENT NPC «Akvamarin», Saint-Petersburg, Russia Практика производства радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) показывает, что успешная работа производителя РЭА требует, в условиях жесткой конкуренции, мелкосерийного производства с быстро меняющейся номенклатурой производимой продукции, постоянного совершенствования производственных процессов, обеспечивающих высокий уровень качества и надежности выпускаемой продукции при минимальных затратах трудовых, финансовых и материальных ресурсов. Одним из путей решения задачи минимизации затрат и риска несвоевременного изготовления продукции является совершенствование последовательности и содержания технологических операций наладки и диагностирования, составляющих технологический процесс, реализация совокупности мероприятий по своевременному обнаружению неисправностей и поиску дефектов с целью их последующего устранения. Правило «десяти» гласит : цена поиска и устранения дефекта увеличивается в 10 раз с каждым новым этапом производства. 143

Существенным фактором успеха компаний в условиях жесткой конкуренции является максимально полное использование имеющихся в их распоряжении (или доступных им тем или иным способом) средств для решения этой задачи. Методом решения данной задачи является анализ технологического процесса производства РЭА, учитывающий различные параметры как производственного процесса (монтажа, сборки, хранения, комплектования, транспортирования), так и процесса контроля, наладки и диагностирования, взаимосвязи между ними, связи с внешней средой, обратные связи. При анализе типового последовательного технологического маршрута производства сложной радиоэлектронной аппаратуры были определены факторы, определяющие наличие неисправностей и сами неисправности, возникающие на каждом этапе технологического процесса изготовления прибора, входящего в состав контрольно-проверочной аппаратуры бортовой автоматизированной системы управления, в условиях единичного производства. Наиболее значимые из рассмотренных потенциальные дестабилизирующие факторы можно классифицировать следующим образом: человеческий фактор (квалификация исполнителей технологического процесса, контролеров качества, функциональное состояние, индивидуальные особенности); внешняя среда (температура, влажность, пыль, электромагнитные и механические воздействия); несовершенство технических устройств (средств контроля и диагностики, монтажа, сборки, испытательного оборудования); несовершенство технологического процесса; несовершенство конструкторской документации (схемные ошибки, недоработки программно-математического обеспечения и т. д.). Дефекты, вызванные этими факторами, можно классифицировать по различным признакам. По сложности обнаружения различают дефекты: простые, когда дефект очевиден и легко устраним; несложные, когда дефект легко отыскивается, однако устранение его затруднено; сложные, когда дефект непросто отыскать, но легко устранить (плохая пайка, контакт нарушается лишь с прогревом изделия); очень сложные, когда дефект трудно отыскать и устранить (случайные межэлектродные замыкания). По особенностям проявления различают дефекты: постоянно проявляющиеся; непостоянные (время от времени, без явных причин); проявляющиеся или пропадающие в процессе прогрева, при механических или других воздействиях; самоустраняющиеся. 144

По внешнему проявлению различают дефекты, связанные: с отсутствием какого-либо параметра РЭА; с несоответствием какого-либо параметра норме; с появлением на выходе нежелательных сигналов. По причинам возникновения дефекты бывают: случайные; детерминированные, т. е. вполне определенные, которые можно было предусмотреть. К детерминированным дефектам относятся: недостатки конструкции, заложенные при разработке (малонадежные элементы; элементы, эксплуатирующиеся в режимах, близких к предельно допустимым; конструктивные решения, не обеспечивающие надежность контактных соединений); нарушение технологической дисциплины при изготовлении РЭА (некорректные режимы оплавления, некачественная обвязка жгутов и изоляция соединений, остатки флюса, пыль, шарики припоя в соединителе); нарушение условий эксплуатации (попадание внутрь РЭА влаги, пыли, насекомых, посторонних предметов; механические повреждения, воздействие статического электричества, неправильное подключение прибора к источнику питания); неквалифицированное вмешательство в конструкцию РЭА (неправильная установка элементов, установка элементов другого типа, с другим номинальным значением, ошибки в маркировке соединителей, электронных компонентов, печатных плат, электронных узлов). От характера дефектов, во многом, зависят особенности их поиска. Любой дефект, проявляющийся в РЭА, нарушает ее нормальную работу. Однако дефекты неравноценны, поэтому целесообразно установить последовательность их поиска и устранения, исходя из значимости. Анализ типового технологического маршрута производства сложной РЭА выявил следующие недостатки: входной контроль не обеспечивает требуемого уровня обнаружения дефектов комплектующих частей, входящих в состав прибора и в состав запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП). Отсутствует специализированное оборудование для проведения функционального входного контроля, т.к. в условиях небольших сборочно-монтажных производств сложно окупить затраты на сложное и дорогое оборудование; предъявление аргументированных претензий поставщикам бракованной продукции осложнено тем обстоятельством, что электронный компонент или печатный узел мог выйти из строя в процессе производства из-за воздействия дестабилизирующих факторов; контроль монтажа на соответствие электрической принципиальной схеме (Э3) и проверка сопротивления изоляции электрических цепей питания не выявляют дефектов комплектующих частей прибора, "холодные" пайки с неустойчивым контактом, наличие "лишних" связей, перемычек, короткие 145

замыкания между выводами компонента или соединителя, замыкание проводов между собой и шасси, замыкания и трещины дорожек на печатных платах; замена дефектных комплектующих частей прибора, выявленных на этапе проверки функционирования и проверки электрических параметров на соответствие техническим условиям, представляет сложную задачу. Процесс демонтажа связан с материальными и трудовыми затратами. Он может привести к повреждению соседних компонентов, проводов и т.д.; замена бракованных электронных изделий увеличивает время изготовления радиоэлектронной аппаратуры, может привести к срыву сроков поставки потребителям. Предлагаемый технологический маршрут сборочно-монтажного производства предполагает использование на этапе входного контроля ранее изготовленного прибора как эталона-образца и введение этапа предварительного функционального контроля перед монтажными операциями обвязки и крепления кабелей и жгутов. Поступившие на склад комплектующие части (электронные модули, цифровые платы для промышленного компьютера и т.д.) прибора, проходят входной контроль на функционирование в составе ранее отрегулированного прибора, предыдущего в выпускаемой партии. Таким образом, мы производим перестроение элементов производственной системы, расширяем функциональные возможности производственной подсистемы отдела контроля качества за счет автоматизации входного контроля, интеграции подсистем производства. Такой подход позволяет минимизировать недостатки рассмотренного выше типового технологического маршрута. Достоинствами предложенного варианта технологического маршрута являются: - повышение вероятности работоспособности электронного узла в составе готового прибора за счет автоматизации процесса входного контроля комплектующих частей прибора, возможности проведения функционального контроля печатных узлов и электронных модулей, используя технические средства самодиагностики ранее изготовленного прибора в качестве эталонаобразца, что позволяет избежать материальных затрат на приобретение дорогостоящего и сложного специализированного оборудования; - получение систематизированной информации о результатах входного контроля дает возможность предъявления аргументированных претензий поставщику некачественных комплектующих электронных компонентов или печатных узлов, не обеспечивающих требуемые показатели работоспособности и надежности; - обеспечение возможности локализации и устранения неисправностей (отказов или сбоев) РЭА на ранних стадиях сборочно-монтажного производства, что дает возможность минимизировать процессы замены дефектных электронных компонентов и узлов, связанных с демонтажом изготавливаемого прибора, тем самым сокращая материальные затраты; - замена или ремонт бракованных электронных комплектующих, входящих в состав прибора и в состав ЗИП, выявленных в результате входного 146

контроля, происходит одновременно с процессом изготовления прибора и минимизирует риск несвоевременной поставки продукции потребителю. В результате проведенного анализа процесса изготовления, контроля, наладки и диагностирования сложной технической системы определены и классифицированы факторы, определяющие вероятность наличия неисправностей, и сами неисправности по месту их возникновения и сложности обнаружения. Такой подход, в отличие от традиционного подхода, позволил решить задачу оптимальной расстановки контролеров по технологической цепи и расширить функциональные возможности входного контроля комплектующих частей прибора, тем самым минимизируя затраты трудовых, финансовых и материальных ресурсов. По материалам II Технической конференции ЗАО «НПЦ «Аквамарин». Литература 1. Биргер И.А. Техническая диагностика. – М.: «Машиностроение», 1978.240 с. 2. Медведев А.М. Сборка и монтаж электронных устройств. – М.: Техносфера, 2007. – 256 с. 3. Лихтциндер Б.Я. Внутрисхемное диагностирование узлов радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Техника, 1988.- 168 с. 4. Шахнов В.А.Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебник для вузов — М; Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 528 с.

Сулимина Е.Ю. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, Россия Sulimina E.Y. MATHEMATICAL PLANNING OF THE EXPERIMENT ON DETERMINATION OF OPTIMAL PARAMETERS FOR CATHODIC PROTECTION BY PULSE CURRENT Gubkin Russian State University of Oil and Gas, Moscow, Russia По результатам анализа теоретических и экспериментальных данных было определено, что увеличение продолжительности межремонтной эксплуатации подземных металлических трубопроводов достигается при оптимизации работы системы электрохимической защиты [1, 2]. При выборе оптимальных параметров катодной защиты необходимо учитывать локальное влияние условий эксплуатации технологического оборудования [3]. Обеспечение катодной защиты металлических сооружений связано с 147

потреблением значительного количества электроэнергии. Одним из способов сокращения потребления электроэнергии является катодная защита при периодической поляризации [4]. Российские и зарубежные исследователи предлагали различные методы регулирования катодной защиты при применении метода периодической поляризации защищаемого объекта [5, 6, 7]. Поиск оптимальных значений параметров катодной защиты является одной из важных задач, решаемых при создании новых технических систем и управлении процессами эксплуатации средств электрохимической защиты. В соответствии с теорией эффективности катодной защиты необходимо [6, 8]:  сформировать критерий эффективности обеспечения катодной защиты импульсным током;  выделить управляемые и неуправляемые параметры (факторы) системы катодной защиты и коррозионной среды, оказывающие существенное влияние на критерий эффективности;  определить ограничения на значения параметров катодной защиты импульсным током. Применение математического планирования позволяет значительно сократить область поиска оптимальных решений указанных выше задач [8, 9]. Математическое планирование эксперимента по определению оптимальных параметров катодной защиты импульсным током проводится с целью уточнения наиболее значимых факторов коррозионной среды и основных параметров импульсов тока. В настоящее время в коррозионных исследованиях наиболее широкое применение получил метод моделирования электрохимических процессов, который основан на построении математических моделей реального процесса коррозии [9, 10]. Данный метод исследования позволяет выявить не только степень влияния отдельных факторов на интенсивность коррозионного разрушения металла, но и определить наиболее оптимальные режимы катодной защиты. Планирование эксперимента проводили для условий эксплуатации подземных металлических трубопроводов. При решении задачи по оптимизации катодной защиты импульсным током в качестве объекта исследования использовалась математическая модель участка подземного трубопровода в грунтовом электролите. Под математической моделью катодной защиты импульсным током понимается приближенное описание реального процесса почвенной коррозии уравнением: = ( , ,… ) (1) где y – скорость коррозии, г/мм·год; φ – функция отклика; х1, х2, … хm – значения факторов коррозионной среды. Уравнение (1) связывает некоторые факторы коррозионной среды с основными параметрами катодной защиты импульсным током, к числу которых 148

относятся плотность тока, а также длительность импульса и паузы между импульсами. От выходных параметров катодной защиты импульсным током зависит эффективность защиты подземного трубопровода от почвенной коррозии. В качестве параметра оптимизации выбирается скважность как функция длительности импульса и паузы между импульсами защитного тока, подаваемого в систему электрохимической защиты. При определении оптимальных значений длительности импульса и паузы защитного тока целесообразно рассмотреть многофакторный эксперимент по определению влияния четырех основных факторов почвенного электролита как коррозионной среды. При проведении эксперимента, зависящего от четырех факторов, получается матрица планирования 24. Основные количественные факторы, влияющие на процесс коррозии, представлены в таблице 1. Таблица 1. Матрица полного факторного эксперимента 24 Номер Матрица планирования опыта Х0 Х1 Х2 Х3 1 + + + + 2 + + + + 3 + + + 4 + + + 5 + + + 6 + + + 7 + + 8 + + 9 + + + 10 + + 11 + + 12 + 13 + + 14 + + 15 + + 16 + -

Х4 + + + + + + + + -

Вектор результатов y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 y10 y11 y12 y13 y14 y15 y16

Скорость коррозии является функцией нескольких переменных, где модель зависит от числа искомых параметров коррозионной среды: = + + + + (2) где х0 – фиктивная переменная, дающая величину свободного члена а0 в уравнении регрессии; х1 – температура электролита, оС; х2 – скорость свободной коррозии, г/м2·ч; х3 – удельное электрическое сопротивление электролита, Ом·м; х4 – электрическая проводимость раствора электролита, См. 149

Количественные факторы х1, х2, х3 и х4 оказывают влияние на кинетику процесса коррозии, следовательно, и на значение параметра у, характеризующего надёжность катодной защиты. При проведении 16 опытов по 6 дублей потребуется проведение 96 экспериментов. Необходимо сократить общее количество опытов за счет объединения факторов коррозионного процесса, для которых характерна линейная зависимость. Удельное сопротивление почвы, как коррозионно активной среды, зависит от удельной электрической проводимости растворов солей, которыми насыщены поры грунта [2]. Удельная электрическая проводимость электролита является величиной, обратной удельному сопротивлению электролита: = (3) где χ — удельная электрическая проводимость, См·м-1; ρ – удельное электрическое сопротивление, Ом·м. Следовательно, электрическую проводимость и удельное электрическое сопротивление электролита можно объединить как один параметр коррозионной среды. Таким образом, остается 3 фактора, а матрица планирования эксперимента принимает более сокращенный вид. В таблице 2 представлена матрица полного факторного эксперимента 23 для трех факторов, влияющих на параметры катодной защиты импульсным током: скорость свободной коррозии, температура и удельное сопротивление электролита. Таблица 2. Матрица полного факторного эксперимента 23 № Матрица планирования опыта Х0 Х1 Х2 1 + + + 2 + + + 3 + + 4 + + 5 + + 6 + + 7 + 8 + -

Х3 + + + + -

Вектор результатов y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8

Для проведения 8 опытов по 6 дублей потребовалось бы 48 экспериментов. Следовательно, возникает необходимость в дальнейшем сокращении общего количества экспериментов за счет исключения некоторых факторов. Сопротивление электролита меняется в соответствии с изменением его температуры. В общем виде, температурная зависимость изменения удельного сопротивления электролита описывается следующим уравнением: = (1 + ∙ ( − )) (4) где ρ0 – удельное электрическое сопротивление электролита при t0, Ом·м; 150

α – коэффициент пропорциональности; t – температура электролита, оС. Согласно требованиям существующей нормативно-технической документации по катодной защите, удельное электрическое сопротивление грунта является более значимым фактором коррозионной среды, чем температура [11]. В работе [2] на примере стали Ст3 рассмотрена степень влияния температуры высокоомного электролита на изменение удельного электрического сопротивления. При снижении температуры в интервале от +4 до 0 оС происходит резкое изменение удельного электрического сопротивления, связанное с началом процесса образования льда при изменении агрегатного состояния жидкой фазы грунтового электролита, и более плавное изменение сопротивления при температуре от 0 до -7 оС. В интервале положительных температур от +5 до +20 оС для удельного электрического сопротивления и температуры характерна линейная зависимость. Следовательно, в указанном диапазоне температур удельное электрическое сопротивление можно объединить в один фактор коррозионной среды со значением температуры электролита. Однако при проведении экспериментов в диапазоне отрицательных температур следует учитывать, что удельное электрическое сопротивление электролита находится в нелинейной зависимости от температуры. Таким образом, для опытов при значении температуры от + 5 до + 20 оС остается два фактора коррозионной среды. В таблице 3 представлена матрица полного факторного эксперимента 22 для двух факторов: скорость свободной коррозии и температура электролита. Таблица 3. Матрица полного факторного эксперимента 22 № Матрица планирования опыта Х0 Х1 1 + + 2 + + 3 + 4 + -

Х2 + + -

Вектор результатов y1 y2 y3 y4

В результате проведенного анализа установлено, что основным фактором коррозионной агрессивности среды, после удельного электрического сопротивления, является температура почвенного электролита, так как она оказывает наиболее значительное влияние на скорость процесса электрохимической коррозии металлов. Колебания температуры грунта в течение года и в пределах суток наблюдаются в диапазоне от -30оС до +30оС, в зависимости от климатической зоны эксплуатации подземного металлического трубопровода. Наиболее интенсивное повышение скорости коррозии наблюдается в интервале температур от 10 до 30 оС. Согласно установленным требованиям при температуре грунта ниже -5 оС не требуется 151

электрохимическая защита [11]. Однако на практике коррозия всё же происходит и при температуре ниже -5оС, поэтому при проведении исследований количество дублей выбрано с шагом температуры в 5 оС в интервале температур от -5 оС до + 20 оС. При решении задачи по определению оптимальных параметров катодной защиты импульсным током рассмотрим влияние температуры электролита как одного из наиболее значимых факторов, влияющих не только на скорость коррозии, но и на агрегатное состояние электролита, а, соответственно, и на его свойства, в том числе, на электрическое сопротивление и проводимость. Изменение температуры электролита также влияет на скорость диффузии, электродные процессы и растворимость продуктов коррозии, образующихся на поверхности защищаемого объекта. В соответствии с табл. 3, необходимо провести 6 опытов по 4 дубля, итого 24 эксперимента. При проведении опытов их общее число можно сократить, осуществляя катодную защиту импульсным током в режимах №1 и №2 [7]. Режиму №1 соответствует значение скважности 4 при постоянном значении длительности импульса 2с и длительности паузы между импульсами тока 6с. Для режима №2 значение скважности равно 6 при постоянном значении длительности импульса 2с и длительности паузы 10с. Следовательно, область определения факторов значительно сокращается. При испытаниях метода катодной защиты импульсным током, на основании литературных данных, выбрали уровни планирования [12, 13]. На рис. 1 приведена область определения основных факторов процесса коррозии при испытаниях метода катодной защиты импульсным током.

Рис. 1. Область определения основных факторов процесса коррозии при испытаниях метода катодной защиты импульсным током Пунктирными линиями на рис. 1 обозначены границы областей определения каждого из выбранных факторов процесса коррозии, а сплошными линиями показаны границы их совместной области определения. Для факторов с непрерывной областью определения, к числу которых относится температура 152

электролита, вычисления проводим с помощью следующего преобразования: = (5) где Xj – кодированное значение фактора коррозионной среды; xj – натуральное значение фактора; xj0 – натуральное значение основного уровня; Ij – интервал варьирования; j – номер фактора. В таблице 4 представлены уровни планирования эксперимента по определению оптимальных параметров катодной защиты импульсным током с учетом двух основных факторов коррозионной среды. Таблица 4. Уровни планирования для эксперимента с двумя факторами № п/п Изучаемые факторы Температура Длительность паузы 1 Основной уровень +5 6 2 Интервал варьирования 5 4 3 Верхний уровень +1 + 20 10 4 Нижний уровень -1 -5 6 5 Код Х1 Х2 6 Опыт 1 -5 6 7 Опыт 2 0 6 8 Опыт 3 +5 6 9 Опыт 4 + 10 6 10 Опыт 5 + 15 6 11 Опыт 6 + 20 6 12 Опыт 1 -5 10 13 Опыт 2 0 10 14 Опыт 3 +5 10 15 Опыт 4 + 10 10 16 Опыт 5 + 15 10 17 Опыт 6 + 20 10 При варьировании основных факторов получили основной результирующий признак – скорость коррозии при катодной защите импульсным током. В таблице 5 представлена матрица проведения экспериментов по определению результирующего признака при варьировании факторных признаков.

153

Таблица 5. Матрица определения результирующего признака при варьировании факторных признаков № Факторные признаки Результативный признак п/п Температура Длительность паузы Скорость коррозии при катодной электролита между импульсами тока защите импульсным током 1 -5 6 y1 2 -5 10 y2 3 0 6 y3 4 0 10 y4 5 +5 6 y5 6 +5 10 y6 7 + 10 6 y7 8 + 10 10 y8 9 + 15 6 y9 10 + 15 10 y10 11 + 20 6 y11 12 + 20 10 y12 Матрица планирования, представленная в таблице 5, позволяет определить скорость коррозии, как результирующий признак в испытания метода катодной защиты импульсным током при варьировании факторных признаков электролита как коррозионной среды. Использование теории планирования при проведении экспериментов по определению оптимальных параметров катодной защиты импульсным током является одним из путей повышения эффективности экспериментальных исследований в области защиты от коррозии. Литература 1. Попов В.А. Опыт оптимизации системы ЭХЗ газопроводов с применением электроизолирующих вставок // Сб. материалов отраслевого совещания ОАО «Газпром». – М.: Газпром экспо, 2008. – с. 82-88. 2. Улихин А.Н., Сирота Д.С. Оптимизация параметров ЭХЗ магистральных газопроводов от коррозии в грунтах с различным удельным электрическим сопротивлением. // «Практика противокоррозионной защиты». 2008, № 3(49), с. 17-20. 3. Притула В.В., Глазков В.В., Зиневич А.М. Влияние условий эксплуатации магистральных трубопроводов на их защищенность от подземной коррозии. Серия «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». М.: ВНИИОЭНГ. 1985. 53 с. 4. Елин Л.В., Иванов С.А., Улановский И.Б. Способ катодной защиты стальных стационарных конструкций от коррозии. № 88120. Заяв. 13.08.1949; опубл. «Бюллетень изобретений». М.: СТАНДАРТГИЗ. №1, 1951. 100 с. 154

5. Патент США № 3612064. В01D13/02 Pulsed cathodic protection apparatus and method / Doniguian, Thaddeus M., Kipps, Harry J. № 04/835946; Заяв. 24.06.1969; опубл. 12.10.1971. 6. Глазов Н.П., Ловачев В.А. Катодная защита стальных сооружений от коррозии прерывистым током. Серия «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». М.: ВНИИОЭНГ. 1976. 61 с. 7. Патент РФ № 2172887, М. кл.8 F16L58/00 Способ защиты от коррозии газопроводов и/или газоконденсатопроводов… импульсным током. Заяв. 20.01.2000; Опубл. 27.08.2001. 8. Глазов Н.П. Моделирование электрохимической защиты трубопроводов. Сб. трудов. М.: ВНИИСТ. 1987. с. 137-143. 9. Жук Н.П. Планирование коррозионных экспериментов. // «Защита стали». 1979. Т. 15. Вып. 3. С. 384-386. 10. Мурадов А.В., Керимов А.М. Математические модели в коррозионных исследованиях и модели коррозионной активности грунтов: учебное пособие. – МАКС Пресс, 2007. – 136 с. 11. ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии». 12. Глазов Н.П. К вопросу степени защиты при катодной поляризации стали прерывистым током. РНТС «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». 1973. №2. с. 11-12. 13. Рябухин А.Г. Математическая обработка результатов эксперимента по газовой коррозии. Учебное пособие. Челябинск: ЧГТУ. 1992, – 25 с.

Толстова Е.В. ДВИЖЕНИЕ КАПИТАЛА Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет, Санкт-Петербург, Россия Tolstova E.V. MOVEMENT OF CAPITAL St.Petersburg State Polytechnic University, St.Petersburg, Russia Одним из важных факторов, определяющих мировой экономический процесс, является движение и переплетение капиталов. В последние десятилетия наблюдается стремительный рост иностранных инвестиций и расширение географической сферы их приложения. В современном мире иностранные инвестиции являются неотъемлемой частью экономической жизни любой страны. В данной работе рассмотрены основные цели и формы движения капитала. Также сформирован ряд причин, побуждающих к вывозу капитала из страны. Миграция капитала перемещение относительно избыточных в данный момент средств в товарно-материальной или денежной форме. Движение 155

капитала происходит в пределах территории одной страны, а также из одной в другую (международная миграция капитала) в поиске сфер белее прибыльного приложения. Цель движения капитала извлечение предпринимательской прибыли или получение процентов на вложенный капитал. Внутренняя миграция связана с открытием новых месторождений полезных ископаемых, возможностью использования более дешевой рабочей силы, более дешевой земли и т.д. Миграция капитала может ускорить экономическое развитие территории, где ослабли процессы капиталообразования. Международные потоки капитала традиционно принято подразделять на ряд форм, в зависимости от признака. Конкретные формы движения капитала регулируются национальным законодательством отдельных стран и уставами международных организаций. Далее рассмотрим основные формы движения международного капитала.

Рис. 1. Основные формы движения капитала 156

Движение капитала подчиняется общему закону, согласно которому товары и факторы производства перемещаются в направлении тех стран, где на них сложились более высокие цены. Чем выше процентный доход по ценным бумагам в стране, тем более привлекательными для инвесторов становятся ее финансовые активы. Инвестору безразлично, в какой стране покупать финансовые активы, вкладывать капитал внутри страны или в других странах. Главным мотивом при покупке ценных бумаг для инвестора является их доходность. Таким образом, основным фактором, определяющим спрос на финансовые активы, является разница в уровнях доходности ценных бумаг в данной стране и в других странах. Кроме того, к основным причинам вывоза из страны капитала можно отнести:  экспорт капитала с целью последующего экспорта товаров, освоения товарных рынков;  стремление инвесторов размещать капитал в регионах с более благоприятным инвестиционным климатом и менее жесткими административными барьерами;  наличие в стране более дешевых трудовых ресурсов;  обеспечение доступа к природным ресурсам. Чем выше потребность корпорации в определенном природном ресурсе, тем больше объем ее экспорта прямых инвестиций в ту страну, где этот ресурс имеется;  сокращение транспортных издержек на доставку товара потребителю за счет создания предприятия в непосредственной близости от него. На сегодняшний день развитие международного рынка капитала можно объяснить ростом объемов международной торговли, межбанковских кредитов, займов и операций на фондовых биржах разных стран. Также важную роль играет развитие международного кредитования и страхования товарообменных операций. Таким образом, вопрос движения финансовых ресурсов как важного элемента мировой экономики требует постоянного изучения и определения новых форм и причин миграции капитала с целью возможного влияния на направление и объем движения этого ресурса.

Тумаев Е.Н. ВЫНУЖДЕННОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ ГАУССОВЫХ ПУЧКОВ СВЕТА Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия Tumayev E.N. STIMULATED RAMAN SCATTERING OF THE GAUSSIAN BEAMS OF LIGHT Kuban State University, Krasnodar, Russia

157

Одним из способов расширения функциональных способностей твердотельных лазеров является использование активных преобразователей частоты, использующих явление вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР). В работе [1] исследована сравнительная эффективность ВКРпреобразования для молибдатов и ванадатов стронция и бария. Показано, что в этих кристаллах можно достичь лазерной генерации, сравнимой с генерацией на основе кристалла KGd(WO4)2. Теоретический анализ процессов ВКР-генерации проделан во многих работах. Так, в работе [2] в приближении плоских волн проведен анализ ВКРпроцессов с учетом параметрической связи частотных компонент излучения. В работе [3] рассмотрена генерация импульсов ВКР на гауссовых пучках, и указано, что конечный размер пучка приводит к падению коэффициента ВКРусиления в радиальном направлении. В настоящей работе показано, что интегральный коэффициент усиления при ВКР-преобразовании гауссовой волны накачки TEM00 будет таким же, как и при ВКР-преобразовании плоской волны. Волновое уравнение, описывающие генерацию стоксовой компоненты ВКР с учетом дифракционной расходимости волновых пучков, в приближении заданной амплитуды волны накачки, имеет вид E1 1 2  2    E1  1 E0 E1 , (1) z 2ik1 2 где E0 , E1 – амплитуды волны накачки частотой 0 , и стоксовой компоненты

412 рассеянной волны с частотой 1 ,  1  2 1 , 1 – комбинационная c k1 восприимчивость для стоксовой волны, c – скорость света, k 0 , k1 – волновые

2 2 числа для волны накачки и стоксовой компоненты,   2  2 – двумерный x y оператор Лапласа в плоскости, перпендикулярной направлению распространения пучка накачки, в декартовой системе координат  x, y , z  . Ограничимся далее рассмотрением основной моды TEM00 гауссова пучка света для волны накачки, которая описывается следующим выражением [4]  A0 k0b0 k0 r 2  E0  r , z   exp   , 2 b  iz  b0  iz     0   где b0 – параметр конфокальности пучка, связанный с поперечным размером 2 

пучка в перетяжке a0 соотношением b0  k0 a02 , A0 – амплитуда гауссова пучка, r – двумерный вектор в плоскости  x, y  , перпендикулярный оси пучка Oz . Нормирующий множитель

k0b0 выбран так, чтобы суммарная интенсивность 

волны накачки I 0 , определяемая нами как 158

 E  r, z  0

d 2 r , равнялась A02 .

Определим равенством

Фурье-образ

волны накачки и стоксовой ВКР-волны

1 E j  r , z  exp  iqr  d 2q , j  0, 1 .  2 Тогда уравнение (1) в пространстве волновых векторов запишется в виде E1  q, z  q 2 2  (2)  E1  q, z   1  E0  p, z  E1  q  p, z  d 2 p . z 2ik1 2 Для вычисления интеграла в правой стороне уравнения заметим, что E j  q, z  

Фурье-образ E0  p, z  считать, что



имеет острый максимум при p  0 , поэтому можно 2

E0  p, z  E1  q  p, z  d 2 p  E1  q, z   E0  p, z  d 2 p ,

(3)

и уравнение (2) можно записать в виде E1  q, z   iq 2    gI 0  E1  q, z  , (4) z 2k1    где g  1 . В качестве начального условия к уравнению (4) считаем, что в 4 сечении z  0 ВКР-компонента описывается гауссовым пучком с параметром конфокальности b1  k1a12 , тогда выражение для E1  q, z  равно

 q 2  b1  iz   b1 E1  q, z   A1 exp  gI 0 z  . 2k1 2 k 1    q 2  b1  iz   Множитель exp    в последнем выражении показывает, что в 2 k 1   приближении (3) структура пучка ВКР-компоненты в плоскости  x, y  остается гауссовой с конфокальным параметром b1 в любом сечении z . Суммарная интенсивность стоксовой ВКР-компоненты, которая, согласно равенству 2

Парсеваля, равна I1  z    E1  q, z  d 2q , зависит от z следующим образом I1  z   I1  0  exp  gI 0 z  . (5) Выражение (5) показывает, что, несмотря на отмеченное в работе [3] падение логарифмического инкремента усиления в направлении, перпендикулярном оси пучка, суммарная интенсивность ВКР-излучения возрастает экспоненциально, как и для плоских волн. Этот факт становится очевидным, если отметить, что волновые уравнения (1) и вытекающее из них уравнение (2) описывают распространение гауссова пучка света в среде без поглощения, поэтому в усиливающей среде происходит перераспределение интенсивности без изменения ее суммарной величины в любом сечении z . С другой стороны, тот факт, что пучок ВКР-излучения в любом сечении z имеет гауссову структуру, связан с приближением (3). Выход за рамки этого приближения показывает, что пространственная структура ВКР-пучка является 159

суперпозицией гауссовых пучков с разными параметрами конфокальности, минимальный из которых отвечает значению b1 . Работа выполнена в рамках государственного контракта № 16.513.11.3080. Литература 1. Басиев Т.Т., Дорошенко М.И., Л.И. Ивлева и др. Генерационные свойства ВКР-активных кристаллов молибдатов и вольфраматов, активированных ионами Nd3+ при селективной оптической накачке // Квантовая электроника. – 2006. – Т.36. № 8. – С. 720-726. 2. Басиев Т.Т., Сметанин С.Н., Шурыгин А.С. и др. Параметрическая связь частотных компонент излучения при вынужденном комбинационном рассеянии в твердом теле. // Успехи физ. наук. – 2010. – Т.180. № 6. – С. 639-646. 3. Грасюк А.З. Курбасов С.В., Лосев Л.Л. и др. Измерение коэффициента усиления ВКР в лейкосапфире // Квантовая электроника. – 1998. – Т.25. – № 2. – С. 170-174. 4. Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 320 с.

Углова И.Е. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ РЕАЛИЗУЕМОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ Филиал МГУПИ, Ставрополь, Россия Uglova I.E. METHODS OF ASSESSMENT OF REALIZED PRODUCTION STRUCTURE ON THE ACTIVITIES OF THE ORGANIZATION WORK Branch of Moscow State Universaty of Instrumentation and Informatics in Stavropol, Russia Эффективное управление ресурсами фирмы и поддержание собственной конкурентоспособности возможно настолько, насколько полно и грамотно используются для этой цели универсальные инструменты, разработанные экономической наукой и экономическим анализом, в частности. Требуемую глубину исследования дает факторный анализ, позволяющий объективно измерить и оценить влияние факторов на развитие хозяйственных процессов, и на этой основе разработать и принять обоснованные, экономически эффективные решения. В детерминированном факторном анализе наибольшую трудность представляют модели хозяйственных явлений, содержащие структурный фактор (объемы производства и продаж, затраты на производство и реализацию продукции, прибыль от продаж и др.). Методика определения влияния факторов в таких моделях имеет свои особенности. 160

Так, если в мультипликативной модели, не содержащей структурного фактора, вопрос оценки влияния любого фактора, входящего в модель, решается достаточно просто: необходимо лишь величину абсолютного отклонения исследуемого фактора умножить на фактическое значение показателя, стоящего слева от него в модели, и на базовое значение (плановое, предыдущего года) фактора, стоящего справа (∆ = × ∆ × × ), то в моделях, содержащих структурный фактор, задача усложняется. Суммарное отклонение структурного фактора (УДi) всегда равно нулю, так как распределение исследуемой совокупности происходит в пределах фактического или базового объёма реализации, который принимается за 100%. Поэтому для определения влияния структурного фактора на результативный показатель необходимо прежде, оценить его воздействие на стоимостной показатель модели (среднюю цену реализации, удельную себестоимость или прибыль на единицу продукции), и лишь затем найденную величину умножить на фактическое значение объёмного фактора(Vобщ1). Пусть, например, требуется рассчитать влияние структурного фактора (УДi) на себестоимость (Зобщ) реализованной продукции (табл. 1). Факторная модель в этом случае будет иметь следующий вид: Зобщ = ∑( общ × УД × ), где: Vобщ – объем реализованной продукции в натуральных или условнонатуральных единицах; ci – себестоимость единицы i –го вида продукции, в д.е. Таблица 1. Расчёт влияния структурного фактора на себестоимость единицы реализуемой продукции Объём Структура Изменение реализации, Плановая реализованной удельной усл.- нат. Издесебестоипродукции, % себестоимости ед. лие мость за счёт единицы, д.е. отклоструктуры, д.е. план факт план факт нение А 150 170 120 28,30 30,80 +2,5 +3,00 В 180 172 140 33,96 31,16 -2,8 -3,92 С 200 210 100 37,74 38,04 +0,3 +0,3 Итого

530

552

100

(∆УД × ) = −0,62

В рассмотренном примере снижение доли затратоёмкой продукции в общей её структуре позволило сократить удельную себестоимость реализованной продукции на 0,62 д.е., при этом общий объём затрат под воздействием структурных сдвигов сократился на 343,39 д.е.[(-0,62)×552]. 161

Величину влияния структуры на результативный показатель можно измерить и другим способом, используя индексы объёма выпущенной продукции, рассчитанные на основе натуральных (Iн) и стоимостных (Iст) измерителей. Для этого разность между «стоимостным» и «объёмным» индексами следует умножить на базовое значение показателя затрат (Зобщ0): ∆Зуд = (Iст- Iн)×Зобщ0 =(1,0361- 1,0415)×63200 = -343,39д.е., где: Iн=Vобщ1/Vобщ0 = 552/530=1,0415; Iст = ∑ общ × УД × /∑( общ × УД × )=65480/63200 = 1,0361 Влияние структуры реализованной продукции на показатели выручки определяются аналогичным способом, при этом в качестве стоимостного показателя используется цена i-го вида продукции (цi). Изменение прибыли от реализации (П) под влиянием структурного фактора рассчитывается по исходной мультипликативно-аддитивной модели: П = ∑( общ × УД × (ц − ), Предположив, что разность (цi-ci) – это прибыль от реализации единицы i-го вида продукции, для решения поставленной задачи также можно использовать вышеизложенные методы. Но если в распоряжении аналитика уже имеются данные о влиянии структуры на сумму выручки (ΔВУДi) и общих затрат (ΔЗУДi), то их разность также даст величину влияния структуры на изменение прибыли (ΔПУДi): ΔПУДi = ΔВУДi - ΔЗУДi Используя любой из предложенных методов можно получить достаточно объективные данные о степени влияния структурного фактора на исследуемые показатели и определить имеющиеся резервы оптимизации структуры выпускаемой продукции в целях повышения конкурентоспособности фирмы.

Филонин О.В., Дурандин И.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАЛОРАКУРСНОЙ ПРЯМОЙ 3D РЕКОНСТРУКЦИИ Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика Королева С.П., Самара, Россия Phylonin O.V., Durandin I.N. THE STUDY OF THE DYNAMICS OF COMBUSTION OF TWOCOMPONENT MIXTURES BY THE METHODS OF FEW-LINE 3D RECONSTRUCTION Samara state aerospace university, named after Korolev S.P., Samara, Russian Federation Эффективность горения топлив определяется собственно компонентами топлива и окислителя, формой камеры сгорания, степенью гомогенизации смеси, параметрами внешней среды. Качество процессов горения можно 162

оценить, анализируя пространственные характеристики факела в створе сопла горелки. Важнейшими, в этом смысле, являются пространственные функции распределения локальных температур, концентраций ионных компонент и т.д. Под локальными значениями параметров в данном случае следует понимать значение того или иного параметра в локальном, достаточно малом объеме исследуемого факела, струи. Наиболее эффективным для решения задач подобного типа является аппарат малоракурсной реконструктивной томографии 1. С точки зрения точности восстановления искомых распределений, чувствительности, наглядности представления данных, методам и средствам малоракурсной томографии нет равных. До недавнего времени искомые функции распределения, как правило, реконструировались по 2D сечениям. Это было связано со скромными вычислительными возможностями, как на стадии формирования исходных данных, так и при реконструкции и отображении информации. Более эффективными с точки зрения быстродействия, наглядности, точности являются алгоритмы прямой трехмерной реконструкции, т.е. когда производится восстановления трехмерного массива искомого распределения, с использованием соответствующих 3D алгоритмов. Для реконструкции таких трехмерных параметров как температуры, концентрации микрочастиц углерода, и т. д. авторами разработаны соответствующие методы, алгоритмы и создана лабораторная исследовательская установка см. рис. 1. Компоненты топлива и окислителя подаются в горелку 1, процесс горения анализируется в факеле 2, в зоне за срезом сопла горелки. Для решения указанных задач авторами использован спектрально-томографический метод регистрации собственного излучения и восстановления искомых распределений. Двумерные проекции, в данном случае 5 проекций, в соответствие со сферо-тангенциальной Рис. 1. Оптическая схема 3D малоракурсной томографической системы для диагностики геометрией регистрации, в процессов горения двухфазных смесей приближении ортогонального проецирования, с помощью объективов 3, проецируются на входные торцы светопроводов 4. Выходные торцы собраны в «параллельный» пакет 5, изображение проекций с которого с помощью линзы 6, проецируется на 163

многощелевую насадку 7 монохроматора 8. Конструкция насадки позволяет выбирать несколько сечений в каждой двумерной проекции, например, по 6, в зоне спектров монохроматора, таким образом формируются пакеты одномерных спектров, в данном случае пять пакетов проекций, каждый из которых содержит по 6 спектров. Другими словами, в зоне регистрации сформировано 30 спектров, соответствующих определенным сечениям и проекциям. Считывание оптических изображений спектров производится с помощью быстродействующей CMOS-матрицы типа Hynix HV7131GP 2, снабженной микроканальным усилителем яркости. Фотодетектор опрашивается с помощью системы управления выполненной на микроконтроллере, в сочетании с DRAM, для записи исходных данных. Для оцифровки сигнала с фотоматрицы применена схема, аналогичная схеме оцифровки CCD-ID: программно управляемый усилитель, АЦП, работающий синхронно с CMOS-матрицей, схема привязки к «уровню черного». Это позволило получить достаточно низкий уровень шумов при относительно большом динамическом диапазоне. Основным узлом, формирующим работу матрицы, является ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема. Прошивка ПЛИС может использоваться для управления режимами работы всей системы и для организации передачи потока данных по ЛВС на узлы вычислительного кластера, собранного на стандартных ПК. Для исследования динамических характеристик время опроса всех 2D массивов должно составлять десятки (сотни) микросекунд, в зависимости от характера процесса. В связи с этим, а также с учетом процесса формирования спектров-сечений в каждой двумерной проекции многощелевой насадкой, был выбран 3D формат (646464) элемента. Для микрогорелок, имеющих диаметр сопла порядка 10 мм, такая дискретизация объема вполне оправдана. Оптические спектры газовых смесей при их горении оказываются сплошными. Это затрудняет вычисление температур в локальных объемах факела, т.к. в заданном диапазоне частот присутствуют фотоны, порожденные в результате колебательного, теплового движения и т.д. Для того, чтобы оценить локальную температуру в данном микрообъеме, в заданном диапазоне частот, авторы предложили ввести понятие «средневзвешенной локальной температуры», на том основании, что в достаточно малом объеме квантовая система находится в термодинамическом равновесии – убыль энергии на излучение компенсируется энергией реакций протекающих здесь. В таком случае можно применить подход, используемый в спектроскопии плазмы, когда температура вычисляется по заданным спектральным линиям. В некоторых случаях, когда можно считать, что микрочастицы углерода находятся в термодинамическом равновесии с процессами излучения и поглощения в данном микрообъеме, косвенно можно оценить локальную температуру микрообъема по светимости микрочастиц углерода. Эта методика подробно изложена в работе 3. 164

Процедуры 3D реконструкции, основаны на доопределении исходных данных в 3D Фурье-пространстве с помощью методов интерполяции по соответствующим кольцевым гармоникам. Для реконструкции искомых функций распределений использованы низкочастотные ядра типа 4, способные подавлять шумовые компоненты и радиальные артефакты. Для отображения трехмерных массивов применена методика отображения совокупности изопараметрических поверхностей с помощью стерео проекционных алгоритмов 1. Для указанных форматов реконструкции выбирается сетка (6464) элемента в проекционном виде, конфигурация которой изменяется с течением времени, что отображает динамику исследуемого параметра. Литература 1. Филонин О.В. Малоракурсная томография. – СНЦ РАН, Самара, 2006, с. 256. 2. Филонин О.В. Малоракурсные оптические томографы для исследования плазменных объектов, Инженерная физика, №5, 2006, с. 4 – 14. 3. Филонин О.В., Панин В.В., Левченко М.А., Щербаченко Г.В. Мультималоракурсный томограф для диагностики факелов и пламен // IV Всес. симпоз. вычисл. томографии. Тез. докл. Ч.II. Новосибирск: 1989. -С.172-173. 4. О.В. Филонин Малоракурсная компьютерная томография в физическом эксперименте. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №1, 2003, - с. 136 – 145.

Фомин Н.И., Исаев А.П. НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ МОНОЛИТНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия Fomin N.I., Isaev A.P. NEW APPROACH FOR ESTIMATION OF FUNCTIONAL QUALITIES MONOLITHIC BUILDINGS Federal state independent educational institution of the higher vocational training «Ural federal university named after the First President of Russia B.N. Yeltsin», Ekaterinburg, Russia Несмотря на развитие строительных технологий, особенно в области монолитного домостроения, проблема обеспечения эксплуатационных характеристик зданий при строительстве сохраняет свою актуальность. Рост технологических возможностей строительного производства, усложнение проектных решений, а также все возрастающие запросы потребителей строительной продукции обуславливают необходимость повышения требований к эксплуатационным характеристикам монолитных зданий. 165

Определение возможности повышения качества всегда сопряжено с его оценкой. Методические основы качества строительства были заложены А.В. Гличевым и Г.Г. Азгальдовым [1]. В ГОСТ 15467 [2] регламентированы следующие методы определения показателей качества: измерительный, регистрационный, расчетный, экспертный, органолептический и социологический. Более обширная классификация, на основе анализа около 4500 методов оценки качества, приведена в работе А.Х. Байбурина [3]. Несмотря на большое разнообразие существующих методов, проблемы объективной и достоверной оценки эксплуатационных качеств жилых зданий, включая монолитные, далеко не решены. Для проведения оценки эксплуатационных качеств монолитное здание условно можно разделить на два основных элемента: монолитный железобетонный несущий остов и внешняя оболочка, включающая наружные ограждения. Задача настоящей статьи ограничивается оценкой качества монолитного остова. Среди множества эксплуатационных качеств железобетонных конструкций монолитного здания следует особо выделить прочность (несущую способность) и долговечность. На величину данных показателей влияет множество факторов, к числу которых можно отнести фактическое расположение несущих конструкций в плане и по высоте. Существующие нормативные документы, например [4], ограничивают смещения вертикальных и горизонтальных монолитных конструкций от проектного положения. Ограничения обусловлены следующей зависимостью: чем больше фактическое отклонение конструкций от проектного положения, тем большие напряжения могут в ней возникнуть, что, в конечном итоге, спровоцирует снижение несущей способности и долговечности. Для оценки отклонений монолитных конструкций, например стен, в плане следует использовать три метода: измерительный, регистрационный и экспертный. При измерительном методе исследователь с помощью геодезического оборудования выполняет комплекс необходимых замеров в «полевых» условиях. В случае использования регистрационного метода необходимые для анализа данные принимаются по исполнительной документации, составляемой подрядной организацией в ходе строительства. Экспертный метод связан с обработкой данных, получаемых от специалистов-экспертов по результатам опроса. Авторами была выполнена оценка отклонений монолитных конструкций по трем предложенным методам. На первом этапе был проведен анализ исполнительной документации по 15-ти жилым монолитным зданиям, построенным несколькими строительными организациями. На всех исполнительных схемах указанные отклонений конструкции были в пределах допуска СНиП [4]. Таким образом, по результатам оценки по регистрационному методу оказалось, что проблемы сверхнормативного отклонения конструкций попросту не существует. На втором этапе исследования были проведены выборочные замеры отклонений в плане монолитных стен по четырем жилым и одному административному зданиям. Результаты показали наличие сверхнормативных отклонений стен в пределах 166

одного этажа в плане в среднем диапазоне от 15 (величина допуска СНиП) до 70 мм. Обнаружился единичный случай отклонения стены в 150 мм. При этом в 80% случаев как минимум одна стена на этаже здания имела сверхнормативное отклонение в указанном среднем диапазоне. На последнем этапе данного исследования была выполнена экспертная оценка фактического расположения монолитных конструкций гражданских зданий. В качестве экспертов были выбраны геодезисты строительных организаций, специализирующихся на монолитном домостроении. Работа с экспертами проводилась при помощи анкетирования. Всего были опрошены более сорока геодезистов, имеющих различный возраст, стаж практической работы и должностной статус. Анализ полученных данных подтвердил наличие сверхнормативных отклонений монолитных конструкций и их частоту. Кроме этого было установлено, что ряд подрядных организаций практикует передачу исполнительных схем заказчику с заниженными отклонениями. При этом установлено значительное расхождение в экспертных оценках. Так несколько специалистов, обладающих большим стажем практической работы и занимающих относительно высокие должности, утверждали, что сверхнормативные отклонения конструкций крайне редки, и они всегда указываются на соответствующих исполнительных схемах. Большинство же специалистов (90% опрошенных), которые не «обременены» служебным положением отметили, что дело обстоит с точностью до наоборот. Полученные данные позволяют сделать ряд выводов и рекомендаций. Самый надежный с точки зрения получения объективной информации об отклонениях монолитных конструкций является измерительный метод, вместе с тем, он наиболее трудоемкий, требует специальной подготовки исследователя, а также использования сложного измерительного геодезического оборудования. Оценка качества на основании регистрационного метода, используемого для анализа исполнительной документации, не всегда позволяет получить объективные данные. Для получения достоверных данных по отклонениям регистрационный метод следует использовать только в комбинации с другими методами. Как минимум, при его использовании необходима выборочная инструментальная проверка достоверности данных. Для оценки качества монолитных конструкций экспертным методом рекомендуется следующая процедура, включающая ряд предварительных действий. На первом этапе требуется выявление «служебной заинтересованности» эксперта для обеспечения объективности и точности результатов. В частности, при оценке первичной осведомленности эксперта по исследуемой проблеме, например, при помощи коэффициента компетентности, следует дополнительно учитывать степень «служебной заинтересованности». Только после этого определяется окончательный состав экспертов, которые способны сформировать достоверные оценки исследуемых параметров. Оптимальная трудоемкость при оценке эксплуатационных качеств, на наш взгляд, может быть получена при комбинации трех рассмотренных методов. Общая схема оценки эксплуатационных качеств монолитных 167

гражданских зданий представлена на рис. 1. Смысл данных предложений состоит в том, чтобы создать базовые условия для организации работ по повышению качества эксплуатационных характеристик зданий. При наличии отклонений в возводимых монолитных конструкциях, но отсутствии данных об этом, невозможно организовать эффективную работу по их устранению. Таким образом, предложенный комплексный подход к оценке эксплуатационных качеств монолитных гражданских зданий не просто повышает эффективность использования указанных методов оценки, но позволяет поставить задачу кардинального улучшения эксплуатационных качеств монолитных зданий и запустить процесс поиска проектных и организационно-технологических ее решений.

1. Экспертная оценка Отбор экспертов с оценкой компетентности и «служебной заинтересованности»

Процедура оценки

Анализ и верификация результатов

2. Оценка эксплуатационных качеств регистрационным способом

3. Проверка достоверности данных измерительным способом

4. Обработка полученных данных

5. Принятие организационно-технологического решения по повышению эксплуатационных качеств

Рис.1. Новая схема оценки эксплуатационных качеств Литература 1. Азгальдов Г.Г. Квалиметрия в архитектурно-строительном проектировании. – М.: Стройиздат, 1989. – 264 с. 2. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

168

3. Байбурин А.Х. Комплексная оценка качества возведения гражданских зданий с учетом факторов, влияющих на их безопасность: Дис. … д-ра техн. наук. – СПб, 2012. – 408 с. 4. СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 192 с.

Хаханин С.Ю., Кузьмичев Н.Ю., Баскаков К.А. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Москва, Россия Khakhanin S.Yu., Kuzmichev N.Yu., Baskakov K.A. ELECTROCHEMICAL CONTROL METHODS OF HIGH-PURE SUBSTANCES OF NANO AND MICROELECTRONICS National Research University of Electronic Technology «MIET», Moscow, Russia В работе рассматривается актуальнейшая задача определения примесей в высокочистых реактивах на уровне международных стандартов. Рассмотрены особенности методологии контроля высокочистых реактивов нано- и микроэлектронного производства. Инверсионная вольтамперометрия, получившая интенсивное развитие применительно к анализу высокочистых материалов и веществ, обладающая рядом потенциальных возможностей в отношении абсолютных пределов обнаружения, простоты аппаратурного и методического оформления, одновременного определения ряда элементов, в настоящее время широко используется при решении проблемы анализа реагентов рекуперации. Однако до наших работ исследования по реализации этих возможностей в методе инверсионной вольтамперометрии реагентов нано- и микроэлектроники не проводились. Таким образом, создание и развитие инверсионного вольтамперометрического анализа реагентов вышеуказанных отраслей основано на решении комплекса теоретических, физико-химических и экспериментальных задач. Особый интерес представляет использование электрохимических методов анализа для определения загрязнений в реагентах, так как использование электрохимических принципов имеет много преимуществ, как например, высокая точность и воспроизводимость определений, возможность автоматизации электрических измерений. Многие из этих методов зависят от концентрации, а не от абсолютного количества присутствующего вещества. В этом случае, вне зависимости от объема, получается одинаковый сигнал. Поскольку чувствительность некоторых электрохимических методов составляет 10-10М и измерения можно провести в одной капле раствора, пределы обнаружения могут составлять до 10-9 г. Основа электрохимических методов анализа типы проводимых измерений и способы использования методов в аналитических целях. Простейшим является использование тока в качестве реагента для получения продуктов 169

электролиза. Избирательность электролиза обеспечивает полную эффективность разделения либо при удалении мешающих элементов, либо при предварительном концентрировании. Количественная интерпретация электрических измерений основных электрических параметров широко используется в аналитических целях: измерение силы тока является основой амперометрии; напряжения потенциометрии; сопротивления кондуктометрии. Широкое применение, особенно для определения загрязнений в реагентах, получили комбинированные методы: полярография (ток-напряжение); хронопотенциометрия (напряжение-время); кулонометрия (ток-время). Методы полярографии, а именно, катодной/анодной вольтамперометрии, включающие количественную интерпретацию электрических измерений «ток-напряжение», являются истинно электрохимическими им в данной работе будет уделено основное внимание. В данном сообщении представлено соотнесение уровня отечественных разработок с разработками и инженерными решениями, используемыми в аппаратуре зарубежных изготовителей, которые зарекомендовали себя на российском и на мировых рынках как производители качественных приборов для электрохимии вообще и вольтамперометрии, в частности. Конструктивные особенности отечественных анализаторов позволяют автоматизировать процессы выделения, идентификации и обработки аналитических сигналов и расчета концентраций с помощью компьютера, управляющего экспериментом. Вольтамперометрические анализаторы для проведения массовых анализов, принадлежащие к разработкам Томской научной школы инверсионной вольтамперометрии, отличаются: наличием специализированного УФ-источника для удаления мешающих кислорода воздуха и органических веществ из анализируемого раствора, вибрацией катода на частоте резонанса, одновременным анализом трех проб, программным способом формирования всех форм изменения поляризующего напряжения, регистрацией пика, компенсацией остаточного тока, программным способом выделения, идентификации и статистической обработки пиков. Следует отметить, что к моменту начала наших работ, результаты которых представляются в настоящей работе, никаких разработок аналитического оборудования, удовлетворяющего требованиям системы мониторинга технологий очистки поверхности полупроводниковых структур в нашей стране не проводилось, да и проводимые за рубежом основывались на принципиально иных методах контроля. Система мониторинга технологий очистки поверхности включает: 1) анализ состава технологических сред, 2) экспресс измерение и контроль концентрации компонентов реагентов рекуперации в реальном времени, 3)экспресс анализ примесного состава реагентов, 4) экспресс диагностику экологического состояния системы рекуперации, 5) аттестацию, оптимизацию, автоматизацию контроля и управления технологическими процессами, проведение которых связано с изменением состава реагентов рекуперации. 170

Хаханина Т.И., Евдокимов Д.П., Баскаков К.А., Гребенькова В.И. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Москва, Россия Khakhanina T.I., Evdokimov D.P., Baskakov K.A., Grebenkova V.I. CONDITION AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF CONTROL METHODS OF HIGH-PURE SUBSTANCES OF NANO AND MICROELECTRONICS National Research University of Electronic Technology «MIET», Moscow, Russia Развитие современной нано- и микроэлектроники базируется на постоянном совершенствовании научного понимания свойств полупроводниковых материалов и приборов, а также технологических процессов, необходимых для изготовления современных изделий электронной техники. Стремительные темпы развития микро- и наноэлектроники коренным образом изменили подходы к технологическим процессам, эксплуатационным характеристикам используемого специального технологического оборудования. Новые требования к технологическим процессам обусловили, в свою очередь, необходимость и актуальность изучения различных физических, химических, физико-химических явлений и механизмов их протекания. Большинство операций, применяемых в микроэлектронном производстве изделий электронной техники (далее, ИЭТ), занимают жидкостные процессы химической очистки поверхности полупроводниковых структур. Примесный состав представляет основную характеристику высокочистых реактивов нано- и микроэлектронного производства. По мере развития работ в области их ресурсосбережения ужесточались требования именно к примесному составу реагентов. Ранее требовались реагенты чистые по отношению к небольшой группе примесей (так называемые лимитирующие примеси). В настоящее время актуальной является задача максимально полного исследования примесного состава. Контроль чистоты веществ относится к экстремальным видам аналитических работ и требует высочайшей квалификации исполнителя, оснащения современными приборами, соблюдения стерильности операций на всех стадиях контроля. Развитие работ по технологическим процессам микрои наноэлектронного производства ИЭТ ставит перед методами контроля принципиально новые задачи. В первую очередь, это задача снижения предела обнаружения элементов на 2-3 порядка. Переход от определения концентраций n  10 2  n  103% к n  10 5  n  10 6% и ниже достигается как путем модернизации физических и физико-химических методов, уже получивших к тому времени широкое признание, так и созданием методов, основанных на принципиально новых идеях или "гибридизацией" различных методов и их модификаций. В результате теоретических и экспериментальных исследований в этих и 171

других направлениях специалистами в области таких методов как массспектрометрический, атомно-абсорбционный, эмиссионно-спектральный, эмиссионный рентгеноспектральный, электрохимические и другие методы, создан комплекс методик определения n  106  n  108% большой группы элементов периодической системы в широком ассортименте высокочистых веществ и материалов. Наиболее значительными представляются результаты разработок массспектральных и эмиссионно-спектральных методов анализа. Отмеченные методы являются многоэлементными, высокочувствительными и, как наиболее информативные, максимально пригодными для обзорного анализа. Дальнейшие перспективы развития методов и средств контроля реагентов обусловлены актуальными задачами и требованиями. В связи с этим, продолжают развиваться теоретические и экспериментальные исследования по снижению предела обнаружения и нижней границы определяемых содержаний до n10-9n10-10 % примесей и менее. Следует отметить, что обилие методов, используемых в той или иной мере в контроле высокочистых реагентов, достаточно убедительно подтверждает вывод об отсутствии универсального метода, максимально удовлетворяющего практически всем требованиям контроля высокочистых материалов и веществ. Эти требования включают необходимость определения практически всех элементов периодической системы в различных сочетаниях, с заданными границами определяемых содержаний и точностью, экспрессность анализа, простоту аппаратурного и методического оформления, достоверность полученных результатов и т.д. Литература 1. Юдинцев В.И. Мировая микроэлектроника. Современное состояние и тенденции развития. Часть I  Электроника. Наука, технология, бизнес. Вып. 3/2008. С.124 - 129. 2. Сухопаров А.И. Проект «Ангстрем-Т»: Первая Российская SMARTFOUNDRY/  Электроника. Наука, технология, бизнес. Вып. 6/2008. С.4 - 9. 3. Борисов Ю.П. «ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 годы»  Электроника. Наука, технология, бизнес. Вып. 1/2008. С.8 - 12. 4. Красников Г.Я. «ФЦП «Страна должна быть достойна современной микроэлектроники»  Электроника. Наука, технология, бизнес. Вып. 1/2008. С.4 - 7.

172

Хаханина Т.И., Жуков Д.А., Козлова Е.Е., Балашова С.И. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Москва, Россия Khakhanina T.I., Zhukov D.А., Kozlova E.E., Balashova S.I. DEVELOPMENT OF METHODS AND MEANS OF SYSTEM OF MONITORING OF WATER RESOURCES OF ELBRUS REGION National Research University of Electronic Technology «MIET», Moscow, Russia Показано, что создание и реализация методов и средств мониторинга экологической безопасности способствует сведению к минимуму экологических последствий за счет повышения уровня реагирования и достоверности сбора и обработки данных при проведении экологического мониторинга. Предлагаемые системы мониторинга экологической безопасности представляют собой системы наблюдения за снижением уровня загрязнения окружающей среды Приэльбрусья. Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия, особенно в последнее столетие, нарушено равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения. Мировые тенденции по усилению экологической безопасности предполагают (кроме гигиенической и токсикологической сертификации) обязательное определение в объектах окружающей среды следов тяжелых металлов (trace metal), а именно, Сu2+, Zn2+, Сd2+, Pb2+ и других токсичных элементов (мышьяка, кобальта, хрома, никеля, ртути и др.). Выбор определяемых металлов обусловлен тем, что они строго лимитируются международными стандартами и, как известно, участвуют в глобальном процессе антропогенного перераспределения экотоксикантов. Актуальность проводимых исследований заключается и в назревшей необходимости создания системы мониторинга, стимулирующей экологическую безопасность. Основные составляющие системы, предлагаемой в данной работе, следующие: ориентирование на отечественную аппаратурную базу; методическое обеспечение аналитических средств; целесообразность использования отечественных аналитических приборов, т.к. по своим потребительским свойствам, стоимости и эксплуатационным характеристикам аналитическое оборудование не уступает, а по некоторым параметрам превосходит известные зарубежные аналоги; проведение работ по оценке экологической безопасности проб воды, снежного покрова и почвы, полученных студентами НИУ МИЭТ в ходе ежегодных экологических 173

экспедиций в Приэльбрусье. Для определения тяжелых металлов, помимо метода инверсионной вольтамперометрии, в работе проведены исследования по определению методом потенциометрии хлоридов, нитратов, железа и pH среды. Цель работы: исследование степени влияния глобальных экологических процессов на окружающую среду Приэльбрусья и степени угрозы водоснабжению Северного Кавказа. Приэльбрусье, как и непосредственно сам Эльбрус, являются уникальным местом на нашей планете для наблюдения проявлений глобальных экологических процессов. Цель ежегодных экологических экспедиций (лето 2008-2011 гг.) студентов и преподавателей НИУ МИЭТ в Приэльбрусье: исследование степени влияния глобальных экологических процессов; выявление причин разрушения ландшафта Эльбруса как результата непродуманной деятельности правительства РФ и хозяйствующих субъектов в связи с подготовкой к «Сочинской зимней олимпиаде»; исследование степени угрозы водоснабжению Северного Кавказа, вызванное антропогенными экологическими факторами. При проведении исследований по выявлению влияния глобальных экологических процессов на окружающую среду Приэльбрусья учитывались собственные факторы разрушения окружающей среды. Выбор проб воды, снега, льда (поверхностного и с различных глубин) и почвы обеспечивал максимальную информативность выборки: различаются регионы, высоты, глубины залегания. В работе проявление глобальных экологических процессов в Приэльбрусье иллюстрируется графиками роста концентрации тяжелых металлов в массе снежного и ледового покрова на склонах и вершинах гор Приэльбрусья и на горе Эльбрус. При определении зависимости увеличения концентрации экотоксикантов во времени принимались две граничные гипотезы: рост концентрации соответствует арифметической прогрессии, что означает неизменный уровень производства и выброса в окружающую среду вредных веществ (это уровень наивного минимума!); рост концентрации определяется показательной функцией: соответствует постоянному ежегодному приросту производственного и технологического давления на окружающую среду. Литература 1. Химия окружающей среды под ред. Проф. Хаханиной Т.И.,М.,ВО,2009. 2. Хаханина Т.И., Никитина Н.Г. - Неорганическая химия, М.,ВО,2009. 3. Хаханина Т.И., Никитина Н.Г. – Аналитическая химия, М.,ВО,2009.

174

Шадрин А.П. РОЛЬ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ В РАЗВИТИИ ПЛАВУЧИХ АТОМНЫХ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ И ПЕРСПЕКТИВА СОТРУДНИЧЕСТВА СО СТРАНАМИ ЕВРОСОЮЗА, БРИКС И АТР Институт физико-технических проблем Севера им. акад. В.П. Ларионова СО РАН, Якутск, Россия Shadrin A.P. THE ROLE OF THE NORTH SEA ROAD TO THE DEVELOPMENT FLOATING NUCLEAR POWER SOURCES AND PROSPECTS FOR COOPERATION WITH EU COUNTRIES, BRICS AND PACIFIC The Institute of Physical-Technical Problems of the North to them. Acad. V.P. Larionov, SB RAS, Yakutsk, Russia «… Российское могущество прирастать будет Сибирью и северным океаном…» М.В. Ломоносов Основные предпосылки возрождения и развития северного морского пути России в новых условиях В ХХI веке Северный морской путь (СМП или МСМП – Международный северный морской путь) России получает новый импульс своего развития, основанный на следующих предпосылках:  В ХХI веке Мировое сообщество постепенно переходит в единый морской, энергетический (малые АЭС), технологический и экономический комплекс, т.е. в социальный комплекс, в систему единого комплексного планетарного рынка и защиты экологии: среды обитания, земли, космоса и вселенной;  Открытие в Баренцевом и Карском морях крупнейших месторождений углеводородного сырья (Тимано-Печорское, Штокманское и др.), в морях Лаптевых, Восточно-Сибирского, Чукотского, Берингова и Охотского, что является стимулом развития мирового морского транспорта и России, т.е. формирование МСМП и сегодня разработаны соглашения России, в рамках «БРИКС», Евросоюза, АТР и др. стран (см. рис. 1);  Опыт строительства в России более 10 атомных ледоколов и развитие уникальных мощных атомных ледоколов как: «Арктика», «50 лет Победы», «Советский Союз», «Таймыр», «Вайгач», «Ямал», создание атомных транспортных судов как лихтеревозы «Севморпуть», морские танкеры газоконденсата, сжиженного газа и в перспективе подводные атомные танкера и др.;

175

Рис. 1. Перспективы развития газовой и нефтяной промышленности России и стран СНГ в XXI веке  Особое геополитическое положение России в развитии мирового морского, авиационного транспорта, железных дорог (в том числе, скоростных), включая проходы через Берингов пролив, и улучшение международных экономических, социальных, экологических и туристических отношений, начало общей демилитаризации Северного, ледовитого океанов в XXI-XXII веках. Из таблицы 1 видно, что в России значительное развитие получили железнодорожный, трубопроводный, морской, речной, автомобильный (включая автозимники) виды транспорта. Сегодня в мире ситуация с грузопотоками базируется на морском транспорте это более 60%. Учитывая интеграцию России в мировое сообщество (Евросоюз, БРИКС, АТР) в энерготехнологическом, космическом, авиатехническом, железнодорожном, экономическом и социальном развитии следует приоритетно развивать морской вид транспорта, включая на воздушной подушке, наряду с другими. В этом аспекте имеет первостепенное значение возрождение в настоящее время СМП или МСМП России и увеличение добычи и переработки газа, нефти, получение газоконденсата, включая сжижение продуктов переработки углеводородного сырья и редких минерально-сырьевых ресурсов (ниобий, иттрий, платина, титан и др.), олова, фосфоритов, апатитов, угля, леса, железных руд, редкоземельных металлов и др. валютных ресурсов для стран Евросоюза, БРИКС и АТР для технологического, энергетического, космического, 176

экономического и социального развития России в первой половине и до конца ХХI века [8]. В перспективе через МСМП планируется доставка основного оборудования крупных и малых АЭС, ядерных реакторов типа ВВЭР-640, ВВЭР-1000÷1400, РБМК-1000, 1500÷2000, БН-800, БН-1600 и малых быстрых реакторов последнего поколения, и малых плавучих атомных станций (КЛТ-40, АБВ, СВБР и др.) для энергоснабжения и опреснения в странах БРИСК и АТР (Китай – АЭС «Ляньюнган», Индия – АЭС «Куданкулан», Южная Корея, Япония, Таиланд, Сингапур и др.). Таблица 1. Протяженность транспортных путей, грузо- и пассажиропотоков различных видов транспорта в России и в мире в среднем. (в начале XXI века). ПротяженПассажироГрузооборот ность оборот магистуд. вес, % млрд. Вид транспорта ральных уд. млрд. пассатранспортвес, в Росв ткм ных путей, % сии мире жирокм тыс.км Железнодорож87 1214 35 16 192,2 35 ный 12 297 8 62 0,2 – Морской 84 90 3 3 1,1 Речной 210 1899 53 11 – – трубопроводный 745* 31 1 8 188,2** 34 Автомобильный – 1,6 – 71,7 13 Воздушный – – – 99,5 18 Другие виды Всего: 3531,6 100 100 552,3 100 * с твердым покрытием ** автобусами (включая автозимники) Иран – АЭС «Бушер», к плавучим АЭС малой мощности с реакторами типа КЛТ-40, АБВ-6÷12 имеют сегодня интерес к применению Южной Кореи, Индонезии, Малайзии, Филиппин, Японии, Таиланде и ряда других странах). Таким образом, в перспективе имеются реальные масштабы спроса и объемы загрузки, работы СМП или (МСМП) России по транспортировке энергетического оборудования, материалов, установок ядерной и гидроэнергетической технологии, включая подводные танкеры, наряду с большим объемом транспортировки нефти, нефтепродуктов, газоконденсата, сжиженного газа, угля, леса (Тимано-Печерского ТЭК и от др. регионов).

177

«Северный морской путь России» в новых условиях – необходимо рассматривать как часть международного морского транспортного комплекса, включая страны Евросоюза, БРИКС и АТР Международный СМП (МСМП) как часть системы федерально-регионального значения России, Евросоюза, БРИКС и АТР будет осуществлять коммерческие транзитные перевозки минерально-сырьевых, топливных, промышленных, оборудования, продовольственного и торговых грузов, включая туристические поездки. На первом этапе магистраль работает как единый надежный Северный морской путь России, ЕС, БРИКС и АТР, в перспективе (на втором этапе), создаются предпосылка для формирования межконтинентальных транспортноэкономических связей с мировым сообществом, в первую очередь, как космической, экономической, технологической точки зрения и туризма со странами Западной Европы, Северной, Южной Америки, Африки и Австралии. На рис. 2 и в таблице 2 приведены основные направления межконтинентальных связей между северными, южными странами мира. Таблица 2. Основные направления путей морского транспорта Мира. Европа – Америка – Африка – Азия № Маршруты Протяженность через СМП сокращение пути, км России, км пути, км Лондон – Иокогама 1 27500 15200 12300 (через порт Кейптаун) Лондон – Иокогама 2 21900 15200 6700 (через Суэцкий канал) Лондон – Иокогама 3 23800 15200 8600 (через Панамский канал) Лондон – Иокогама 4 15200 15200 – (через СМП России)

178

Рис. 2. Проекты возрождения СМП и международной транспортной сети. На основе предварительной договоренности на международной конференции в Санкт-Петербурге, 2007 г. Работа МСМП позволит ускорить оборачиваемость вовлеченных материальных и финансовых, трудовых ресурсов, снизить нагрузки на кредитную систему страны, обеспечить своевременный завоз органического, ядерного топлива, оборудования, запчастей энергетики, продовольственных, промышленных грузов и туризма в арктические территории страны и северные территории мира, т.е. стран Северного форума. Увеличивает объемы экспорта и импорта социальных товаров и укорачивает протяженность трансконтинентальных связей. Например, от Лондона до Иокогамы сокращается морской путь, в среднем, от 6700 до 12300 км, в зависимости от маршрутов: через Суэцкий, Панамский каналы, через порт Кейптаун. Стратегическое направление МСМП предлагает формирование круглогодичной работы магистрали, связывающей важнейшие центры цветной, черной, 179

алмазной промышленности и урановой металлургии, лесной, энергетической промышленности северных регионов России и северных территорий мира (Северного форума). При этом основная доля грузов составит: нефтепродукты, газоконденсат, сжиженный газ, урановое сырье, уголь, железные руды, минеральное сырье, лес, продовольствия и т.д. (Западной, Восточной Сибири и Дальнего Востока).

«Ленин» «Арктика» «Сибирь» «Россия» «Севморпуть» (лихтеревоз) «Таймыр» «Вайгач» «Советский Союз» «Ямал» «50 лет Победы»

10,4 11,0 11,0 11,0 10,7

19,24 23,46 23,46 23,46 31,00

44 75 75 75 40

19,6 21,0 21,0 21,0 21,0

1,7 2,3 2,3 2,5 1,0

170 145 145 140 80

год снятия

год ввода в строй

ледокольных

экипаж, чел

Наименование

атомных

водоизмещение,т ыс.т. мощность на валах, тыс.л.с. скорость по чистой воде, узлов ледопроходимость .м

длина ширина м

показатели

осадка. м

Таблица 3. Основные технические транспортных судов России* габариты

134 148 148 150 260

27,6 30 30 30 32

1959 1990** 1975 2005** 1977 2007** 1985 2015 1988 2018

151 151 150

29 29 30

8,1 20,00 50 18,5 2,0 110 1989 8,1 20,00 50 18,5 2,0 110 1990 11,0 23,70 75 21,0 2,5 135 1990

2019 2020 2020

150 159

30 30

11,0 23,70 75 21,0 2,5 135 1992 11,0 23,70 75 21,0 2,5 - 2007

2022 2037

* - Ядерная энциклопедия. Ред. А.А.Ярошинская. М,1996. – 656с. ** год фактического вывода из эксплуатации В дальней перспективе технология круглогодичности перевозок по арктической магистрали выдвигает приоритетность пополнения атомными и дизельными ледоколами, лихтеревозами-контейнеревозами, подводными танкерами на ядерном двигателе, при наличии «ядерной» конвенции, захода в морские порты, реестров надежной таможни товаров, безопасного атомного ледокольного сопровождения («50 лет Победы», «Советский Союз», «Россия», «Таймыр», «Вайгач», «Ямал» и др.). В таблице 3 приведены основные характеристики атомных ледоколов и судов Российской Федерации. В настоящее время СМП страны работает в зависимости от коммерческих условий и объема грузопотоков в режиме пассивного или активного плавания во льдах Северных морей. 180

В зимний период длина ледового покрытия трассы СМП значительно увеличивается и требует атомного ледокольного сопровождения от Карского до Берингова морей. Расчеты специалистов «РосморНИИП» и ЦНИИ морского флота показывают в определенных условиях сравнительную эффективность перевозки особых и крупногабаритных грузов и сопровождение кораблей, танкеров, сухогрузов по СМП по сравнению с доставкой по транссибирской железной дороге или через Суэцкий канал, Африку (порт Кейптаун) [2, 5, 8]. Эффективность СМП в новых условиях должна исследоваться со всех сторон существующих и будущих конвенций: технологически, экономически, экологически, социальной и трансконтинентальности. В этом плане большие наработки имеет ВНИСИ, что обосновывает продление сроков навигации с учетом объемов морских грузопотоков и народнохозяйственной эффективности для северных территорий России и северных территорий мирового сообщества стран Северного форума (Канада, Аляска, Норвегия, Швеция, Исландия и др.). Анализ показывает, что северный морской путь России, по которому почти два раза быстрее можно добраться от северной Западной Европы до Японии, Китая и Индии имеет реальный, кардинальный шанс считать серьезным конкурентом морских магистралей мира, проходящих через порт Кейптаун, Суэцкий и Панамский каналы. Для эксплуатации СМП имеются специальные службы «Росатомморфлота»: морские, речные и авиационные порты, гидрографические и промышленно-транспортные предприятия, научные институты ДВФО и сеть полярных гидрометеостанций. СМП России имеет прямую экономическую, техническую роль в внедрении первых головных атомных плавучих электростанций малой мощности типа КЛТ-40, АБВ-6÷12, АТУ-32 и других в Республике Саха (Якутия). В программе развития атомной энергетики России на 2010-2030 годы намечено строительство объектов II и III очереди Кольской АЭС и малой атомной энергетики в Чукотском автономном округе (г. Певек, КЛТ-40 или АТУ-32) с целью замещения Билибинской АТЭЦ и в Приморском крае в п. Вилючинске (АБВ-6÷12 и КЛТ-40) отдаленных и изолированных потребителей региона. Таким образом, после реализации головных АЭС малой мощности в регионах Дальнего Востока, Сибири на очереди будут рассматриваться регионы Евросоюза, БРИКС и АТР 4-8. В 2007 г. в г. СанктПетербурге прошел международный форум о возрождении Северного морского пути России (рисунки 1, 2 и 3). Определены приоритеты и принято рамочное соглашение о перспективах развития СМП, включая МСМП. Основные морские порты МСМП: Мурманск, Новый порт г. Индига или на Ямале, Архангельск, Диксон, Черский (Зеленый мыс), Певек, Провидения, Петропавловск-Камчатский. В западной части полушария - (Норвегия, США, Канада) - Тромсе, Тронхейм, Ном, Анкоридж, Ванкувер и др. В странах Финского залива и АТР - Пусан (Ю.Корея), Шанхай (Китай), Иокогама (Япония), Хошимин (Вьетнам), Сингапур (Малайзия), Джакарта (Индонезия) и Сидней, Мельбурн (Австралия) и другие. 181

Основные задачи МСМП и выводы Выявляются узловые проблемы и центры для комплексного рассмотрения заинтересованными трансконтинентальными корпорациями России и мира (Евросоюза, БРИКС и АТР): экономическая потребность использования МСМП как транзитной транспортной международной магистрали (доставки нефти, нефтепродуктов, газоконденсата, сжиженного газа, железной руды, угля, сырья, леса, гидроэнергетического и ядерного оборудования, туризма и т.д.); первое направление прибрежные и высокоширотные трассы СМП России (см, рис. 3); разработка в перспективе морских реестров, захода ядерных ледоколов, танкеров, сухогрузов, включая подводные лодки; второе морские межконтинентальные трассы (Европа-Америка-АфрикаАзия-Австралия). Эти направления исследований и работ требуют создания специальных межгосударственных корпораций и координации, и управления органов, судов и атомных ледоколов, и «подводных» видов транспорта нового поколения (танкеров), вспомогательных судов на воздушной подушке и т.д.. Одним из условий, определяющих будущее международного Северного морского пути как технической системы транспортного комплекса России, Мира является технологическая, социальная, экономическая, космическая (коммерческая), туристическая направленность его использования. В новых экономических условиях, «глобализации» развития и геополитического положения России, США, Канады, стран «Северного Форума» и других северных территорий усиливается внимание к вопросам освоения минеральносырьевых ресурсов, развития социальных условий проживания в северных территориях – Арктического планетарного региона.

Рис. 3. Схема расселения на территории Крайнего Севера и Арктики. (Схема от перспективных проектов ОАО НИИПГрадостроительства, СанктПетербург, 2007 г.) 182

В этом плане, в настоящее время, значительные усилия и координацию делает «Северный Форум» северных стран мира. Появилась определенная совместная надежда эффективного возрождения международного Северного морского пути. Совместное использование уникальных российских атомных ледоколов, проектирование и создание совместно новых транспортных средств «подводных» и надводных. Расширение северных морских портов (Индига и др.). Разработка «Глобальной программы ЕС, БРИКС и АТР возрождения международного Северного морского пути» в ХХI веке, что обсуждалось в России на конференциях в г. Санкт-Петербурге, и «Влияние Северного морского пути на социально-экономическое развитие Российского севера», и в поселке Тикси (2000 г.) Республики Саха (Якутия) Президентом РС (Я) М.Е. Николаевым, председателем «Северного Форума», и участниками первой комплексной научной экспедиции РАН под руководством академика РАН А.Г. Гранберга, учеными СО РАН и заинтересованными организациями страны, и совещания (в августе 2011 г. в г. Якутске). Задачи и применение ПАСММ в условиях Крайнего Севера и Арктики страны Реальная надежная, социальная, экономическая, энергетическая и экологическая выгода использования плавучих АСММ [4,11-13] наступает уже при единичной электрической мощности энергоисточника в 3 МВт(э) до 12÷25 МВт(э) при стоимости органического топлива от 40000÷60000 руб/т. и экономия составляет от 2 млн. рублей в год до 1600 млн. рублей (в зависимости от установленной мощности в плавучем варианте) при единичной средней мощности 12 МВт(э) [11-13].

Рис. 4. Тенденция изменения цены на органическое топливо в мире. [*, 6-11] *Беляев Л.С., Марченко О.В. и др. Мировая Энергетика и переход к устойчивому развитию. Изд. «Наука» Новосибирск, 2000 г., стр.29.

183

Рис. 4 показывает, как затраты на органическое топливо (нефтепродукты, газ, газоконденсат и сжиженный газ) имеют сегодня большую неопределенность. Реальные условия региона предопределяют предпосылки постановки задачи и применение ПАСММ в условиях Крайнего Севера и Арктики страны. Это особые условия природы и климата:  экстремальные природно-климатические условия проживания человека в условиях северных территорий страны: продолжительность отопительного сезона от 7 до 12 месяцев, полярная ночь, пурги, низкие температуры, криолитозона, ветровые нагрузки в северных морях и сезонность функционирования транспортных систем.  сезонность краткосрочные условия навигации на северных реках и северных морях, сложные, многозвенные транспортные условия доставки органического топлива с перевалками: аренда хранилищ, охрана, загрузка и перезагрузка (железная дорога, река, море, автозимники и доставка топлива с учетом сезонности на второй год эксплуатации энергообъекта), т.е., по сути, необходим для данного объекта 2-х годичный объем расхода топлива за текущий год;  относительно малые электрические, тепловые нагрузки арктических потребителей, промышленных узлов и ГОК-ов;  краткосрочный сезон функционирования речного, морского транспорта в регионе в связи с изменениями водности северных рек и ледовых условий в низовьях рек северных морей от 1 до 2 месяцев, заставляют иметь у потребителей годовой, 1,52 годовой расход топлива это главная особенность потребителей Крайнего Севера и Арктики России. В результате выполненных расчетов [1-5, 11-13] определена зона эффективности, надежности и радиационной безопасности применения малых АЭС нового поколения типов «Елена», «Саха-92», плавучие АБВ-312, «СВБР10», «Ангстрем» и др. в условиях Республики Саха (Якутия) на рис. 5 кружочком (●) указаны возможные и приоритетные места размещения ПАСММ до 2020-2030 гг. в зависимости от состава основного оборудования, уровня развития промышленности и атомного энергомашиностроения плавучие, стационарные (канальные). К первоочередным в РС(Я), относятся ПАСММ в районах разработки: ● редкоземельных металлов, россыпных и коренных алмазов (ниобий, пп Томтор, Эбэлээх, Анабар, «Молодо» и др.). ● золото- и оловорудных месторождений (Кючюс, п. Усть-Куйга, п. Депутатский и др.). ● портовых и социальных потребителей (Тикси, Черский-Зеленый Мыс, Певек, Охотск, Аян (морские порты), Батагай, Чокурдах. Таким образом, в перспективе только размещение плавучими АТЭЦ общей мощностью до 250-300 МВт может высвободить в регионе ДВФО: ● 450-500 тыс. тонн угля и 600 тыс. тонн жидкого дальнепривозного топлива, т.е. до 58 млрд. рублей год финансовых средств; 184

● в транспорте – 80 рейса сухогрузов (грузоподъёмностью по 2510 т) и 110 рейсов танкеров (1500 т), 260 рейсов автоцистерн и до 80 рейсов крупнотоннажного автотранспорта; ● высвобождение 3400 человек обслуживающего персонала в транспорте; ● значительной экономии капитальных вложений на причалы, резервуары жидкого топлива и складские сооружения угля, перевалочные суда (танкеры с низкими осадками в устьях северных рек). Целесообразность применения ПАСММ определяется не только комплексом объективных факторов, включающих природно-климатическую, криолитозонную, экономическую, социальную эффективность безопасности и охраны окружающей природной среды, подготовки кадров и их поддержки в суровых условиях, возможностью производства основного специального оборудования малой атомной энергетики в условиях XXI века, «особой» государственной политикой в разработке, проектировании и создании эффективного использования атомных станций малой мощности и их утилизации, т.е. снятия после проектного срока эксплуатации (закрытие, переработка и хранение ОЯТ). Общественные отношения в стране и в мире к малым атомным энергоисточникам и формирование рынка отечественного и зарубежного спроса и инвестирования мирового сообщества развитых стран, МАГАТЭ, ООН и решением Всемирной ассамблеи организации АЭС (WANO, октябрь 2011 г., г. Шеньжен, Китай), с учетом уроков аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи» [15].

Рис. 5. Возможные пункты размещения ПАСММ на территории РС(Я) и РФ, и пути вывоза отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и РАО Сегодня известно, что японская фирма «Toshiba» разработала проект применения АЭС малой мощности – безопасный для энергоснабжения 185

индейской деревни Галена у реки Юкон с населением более 700 человек. АСММ имеет электрическую мощность до 10 МВт и будет работать без перезагрузки ядерного топлива в активной зоне ядерного реактора до 30 и более лет. Станция намечается к пуску в 2015 году. (Бюллетень по атомной энергии, апрель 2005 г., стр. 83). Учитывая рынок спроса и предложений плавучих и стационарных АСММ целесообразно создать специальную структуру в концерне «Росэнергоатом» с статусом министерства «Малой атомной энергетики», включая следующие направления: как ДВС энергетика – ДЭС, малые ТЭЦ (на угле) и комбинированные ДВС+ВЭС и АСММ на тепловых и быстрых нейтронах. Выводы и предложения  В результате анализа проведенных расчетов за 2005-2012 гг. на основе комплексной интеграционной, рейтинговой методики определены как приоритетные, первоочередные для применения с учетом повышенной безопасности, технологии, экономики, экологии, социальных условий применение следующих проектов: «АБВ», «СВБР-10», «Унитерм», «Елена», «Саха – 92», «Кушва», «Утро» и «КЛТ – 40С» последнего поколения. При этом принципиальная новизна для ПАСММ Крайнего Севера наличие длительности кампании ядерного топлива от 10 до 20÷30 и более лет, интегральная компоновка основного оборудования (реактора, парогенераторов) и естественная, принудительная циркуляция теплоносителя в «первом» контуре станции («АБВ», «СВБР-10», «Унитерм», «Саха – 92» и «Елена» и другие).  Районирование территории страны по условиям благоприятности климата, сезонности навигации, продолжительности отопительного сезона, многозвенности транспортных путей доставки топлива, освоения (разработки) уникальных месторождений сырья и учет мировой тенденции удорожания цены на нефть, нефтепродукты и газа за два-три десятилетия, предопределяет перспективное развитие и использование малых АЭС для северных территорий, как мобильные, транспортабельные установки 100% заводской готовности и обслуживаемые периодически (вахтовыми и спутниковыми методами).  В настоящее время для северных территорий ДВФО России страны только на завоз органического топлива требуется ежегодно, по предварительным оценкам, общих затрат более 25÷30 млрд. рублей, в т.ч. для РС (Я) 6÷10 млрд. рублей (в зависимости от сезона).  Российская федерация единственная страна в мире, имеющая атомные транспортные энерготехнологии для создания плавучих и стационарных АЭС малой мощности. Работает атомный ледокольный флот. С 2007 года сооружаются первые головные плавучие атомные станции: «КЛТ – 40С» с именем акад. М.В. Ломоносова, для города Вилючинск выполнены технические проекты г. Певек, Усть-Камчатск и др.  ИФТПС СО РАН, ИСЭМ СО РАН, ИНЭИ РАН, ОАО «Малая Энергетика», НИКИЭТ, ОКБМ, ФЭИ, ОКБ «Гидропресс», ЦНИИ им. А.Н. Крылова и др. считают целесообразным до 2015-2030 гг. для северных территорий страны и для Республики Саха (Якутия) разработать проектные 186

НИР «адресного» обоснования применения перспективных плавучих АСММ в целях добычи уникальных минерально-сырьевых ресурсов конкурирующих в мировом рынке в рыночных экономических условиях с учетом технического прогресса в энерготехнологии ядерного топлива и атомного энергомашиностроения. С этой целью в Республике нужно провести с участием научных, проектных и производственных организаций и заинтересованных министерств, акционерных компаний ОАО, концернов рабочее совещание для согласования, обоснования технических, экономических, экологических (радиационных) условий применения ПАСММ и выполнить «головной» проект применения плавучих АЭС малой мощности с реакторами «АБВ» -612 МВт(э) и более, «СВБР-10» до 300 МВТ(э), «Унитерм», «Ангстрем» и др. с целью определения спроса рынка энергоснабжения локальных (изолированных) индустриальных и социальных потребителей России и стран БРИКС и АТР.  В рамках концерна «Росэнергоатом» или ГК «Росатом» целесообразно ставить вопрос о создании специальной «вертикальной» структуры для координации, финансирования и надзора развития энергомашиностроения малой атомной мощности – специальное Министерство в ГК «Росатом» или департамент «Малая атомная энергетика».  Ближайшей задачей дальнейшей НИР (2020-2030 и далее гг.) по эффективному и радиационно безопасному применению ПАСММ является анализ опыта проектирования, строительства первых головных плавучих АСММ им. акад. М.В. Ломоносова различной мощности в гг. Вилючинске, Северодвинске в ЗАТО и РС(Я) с целью внедрения опыта эффективного и безопасного использования в условиях Крайнего Севера и Арктики страны.  Учитывая огромный ущерб (более 300 млрд. рублей по скромным оценкам последствий аварии на четвертом блоке Чернобыльской АЭС и на АЭС «Фукусима» (Х-икс) в Японии), в рамках концерна «Росэнергоатом», «Госатомнадзоре России» целесообразно ставить вопрос о создании специальной структуры центра по госнадзору за ядерной и радиационной безопасности населения, окружающей среды в условиях арктического климата, криолитозоны и разработать закон «О малой атомной энергетике», а также о параллельном формировании структуры по радиоэкологическому мониторингу в местах возможного сооружения малых АЭС в Российской Федерации и в странах «БРИКС» и «АТР». Литература 1. Шадрин А.П. Атомные электростанции на Крайнем Севере. Якутск, 1983. –122 с. 2. Бандман М.К. Транспортная система Востока России в первой четверти ХХ1 столетия и АТР. Труды Международной конференции «Восточная энергетическая политика и проблемы интеграции в энергетическое пространство АТР. Иркутск, 1998. - 384-397 с. 3. Шадрин А.П. Задачи теплоснабжения потребителей Крайнего Севера. Изв. АН СССР «Энергетика и транспорт», №4, 1986. - 13-19 с. 187

4. Шадрин А.П. Методология оценки эффективности применения АТЭЦ и АСТ в условиях Крайнего Севера России. «Атомная энергия», том 81, 1996. 139-143 с. 5. Митенков Ф.М., Самойлов О.Б., Ларионов В.П.. Шадрин А.П. Проблемы использования ядерных энергоисточников повышенной безопасности с водоводяными реакторами на Северо-Востоке России и в АТР. Труды межд.конф. «Восточная энергетическая политика России и проблемы интеграции в энергетическое пространство АТР (22-26 сентября 1998 г. г. Иркутск, России). 193-198 с. 6. Нигматулин Р.И. Как обустроить экономику и власть России: анализ инженера и математика. –М.: Экономика, 2007. -460 с. 7. Симонов К.В. Глобальная энергетическая война. –М.: Алгоритм, 2007. – 272 с. 8. Велихов Е.П., Гагаринский А.Ю., Субботин С.А., Цибульский В.Ф. Россия в мировой энергетике XXI века. –М.: ИздАТ, 2006. -136 с. 9. Симмонс Мэтью Р. Закат арабской нефти. Будущее мировой экономики / пер. с англ. В.Н. Горбатко. –М.: Поколение, 2007. -496 с. 10. Брагинский О.Б. Мировой нефтегазовый комплекс. –М.: Наука, 2004. 605 с. 11. Шадрин А.П., Хрилев Л.С., Самойлов О.Б., Слепцов О.И., Кобылин В.П., Кузьмин А.Н. Исследование перспектив использования плавучих АЭС в условиях Крайнего Севера. г. Железногорск, 2010 г. стр. 110-113. Сборник второй всероссийской научно-технической конференции «Сибирь Атомная XXI век». 12. Шадрин А.П., Лебедев М.П., Слепцов О.И., Кобылин В.П. Проблемы северного завоза органического топлива и роль использования АСММ в условиях Крайнего Севера. Межотраслевая межрегиональная научнотехническая конференция «Перспектива развития системы АСММ в регионах, не имеющих централизованного электроснабжения». Москва, Президиум РАН. 11-12 ноября 2010 г. 13. Отчет о НИР республиканской целевой программы по теме 1.9.18 «Оценка воздействия на окружающую среду, антитеррористической безопасности, экономических проблем строительства АСММ на тепловых и быстрых нейтронах в РС(Я)». // ИФТПС СО РАН. Якутск, 2006. – 120 с. 14. Атлас России. Информационный справочник. – М.: Дизайн, 2009. – 232 с.: карт. ил. 15. Журнал «Росэнергоатом», ВАО АЭС: меняясь вместе с миром. №12, декабрь, 2011 г. – 3-28 с. 16. Белая книга Ядерной энергетики. Под ред. Проф. Е.О. Адамова. Москва, 2001. – 270 с. 17. Бабаев Н.С., Демин В.Ф., Ильин Л.А., и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. Под ред. Акад. А.П. Александрова. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с. 188

18. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научнотехнические аспекты. Регулирование ядерной и радиационной безопасности. МГОФ «Знание», НТЦ ЯРБ, Госатомнадзора России. 2003. – 400 с. 19. Плавучие АЭС России: угроза Арктике, мировому океану и режиму нераспространения. / Рос. Зеленый крест, центр экологической политики. – М.: ООО «Агентство Ракурс Продакшн», 2001. – 112 с. 20. Космонавтика XXI века. Попытка прогноза развития до 2101 года. Под ред. Акад. РАН Б.Е. Чертока. – Москва: РТСофт, 2010. – 864 с., ил. 21. Чернобыль. Неизвестные подробности катастрофы / авт.-сост. Н.Н. Непомнящий. – М.: Вече, 2006. – 256 с.

Шинкин В.Н. ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЭКСПАНДИРОВАНИЕ ТРУБЫ НИТУ «МИСиС», Москва, Россия Shinkin V.N. THE RESIDUAL STRESSES’ INFLUENCE ON THE TUBE EXPANDING NRTU “MISiS”, Moscow, Russia Рассмотрим процесс производства труб большого диаметра по технологии SMS MEER. Пусть b и h − длина и толщина трубной заготовки, rп − радиус формовочного ножа трубоформовочного пресса, ρ = rп + h/2 − радиус кривизны нейтральной линии стенки заготовки. Пусть σТ, E, ПР и ПС – предел текучести, модуль Юнга, модули упрочнения при растяжении и сжатии материала заготовки. Тогда изгибающий момент в поперечном сечении заготовки при ее изгибе на трубоформовочном прессе SMS MEER равен :

Если при растяжении и сжатии материал заготовки имеет одинаковые модули упрочнения ПР = ПС = П, то 3 2  T 1 2 1 2 T bП  h T  2 2 T  M  bh T  b     h  h   2  . 4 3 6  2 E  E E2 E 2  Остаточный радиус кривизны ρост нейтрального слоя заготовки после ее распружинивания и наибольшие остаточные напряжения в стенке заготовки находятся из формул

где μ2 = const − коэффициент, учитывающий скорость деформации металла при формовке. 189

Величина, определяющая границу между упругой и пластической зонами поперечного сечения, равна yT = εTρ = σTρ/E (рис. 1). В табл. 1 приведены остаточные напряжения в стенке листовой заготовки после ее изгиба на трубоформовочном прессе (rп=0,5 м, h = 21 мм).

Рис. 1. Остаточные напряжения в стенке заготовки после ее деформации на трубоформовочном прессе Таблица 1. σТ = 500 МПа σТ = 550 МПа |σ1max| 245,1 МПа 268,7 МПа |σ1max|/σT 49,0% 48,9% σ2max 407,2 МПа 438,2 МПа σ2max/σT 81,4% 79,7% σ2max/|σ1max| 1,66 1,63 После формовки на трубоформовочном прессе края изогнутой заготовки свариваются, и заготовка приобретает почти цилиндрическую форму. Достижение требуемого диаметра трубы и максимальной ее округлости достигается с помощью технологической операции экспандирования. Пусть B − ширина листа, r1e = B/(2π) − «радиус» нейтральной линии стенки трубы перед экспандированием, r2e − максимальный внутренний радиус трубы при экспандировании и r3e − требуемый внешний радиус трубы после экспандирования (r1e < r3e < r2e). Пусть D1 = 2r1e +h − «диаметр» трубы до экспандирования. Тогда :   r  r 2  2r h    П  T  3e 3e 1e   r2e    1 / 1     1 r1e     E E 2 3r1e   

190

   r  r 2  2r h    П  T  3e 3e 1e     h/ 2  1 / 1     1 ,     E E   2 3r1e      где μ3 = const − коэффициент, учитывающий скорость деформации металла при экспандировании. Упрощенная формула имеет вид:  hr     r3e  1e   2 r П     3 e T r2e    1 / 1     1 r1e    3r1e    E E         h r1e        r3e  2 r П    3e  h / 2   1 / 1    T  1 .      E E  3r1e           Максимальные окружные напряжения на нейтральной поверхности трубы только от экспандирования (без учета остаточных напряжений после изгиба заготовки на трубоформовочном прессе) равны:  r  r 2  2r h  2r  T  эксп 2e 2e 1e 1e   max   Т  П р  .  2 r1e E    Упрощенная формула имеет вид:   hr     r2e  1e  r1e  / r1e  T  . эксп max   Т  П  2 r2e E    Результаты расчета максимальных окружных напряжений в стенке трубы только от экспандирования для трубы диаметром D = 1420 мм (r3e =710 мм) из листа шириной B = 4365 мм (r1e =694,7 мм) с пределом текучести σT = 500 МПа и μ3 = 1 приведены в табл. 2. Таблица 2. h, мм 12 17 19 21 r2e, мм 700,0 695,0 693,0 690,9 D1, мм 1401,4 1406,4 1408,4 1410,4 D, мм 1420,0 1420,0 1420,0 1420,0 (D − D1)/D1, % 1,33 0,97 0,82 0,68 σmaxэксп, МПа 513,6 509,9 508,5 507,0

191

Рис. 2. Эпюра максимальных суммарных окружных напряжений при экспандировании трубы Из расчетов видно, что только от экспандирования внутри стенки трубы возникают окружные растягивающие напряжения, превышающие предел текучести металла σТ. Поэтому внутри стенок экспандируемых труб могут возникать суммарные окружные напряжения (равные сумме нормальных остаточных напряжений от трубоформовочного пресса и окружных нормальных напряжений только от экспандирования), превышающие предел прочности металла трубы σВ (рис. 2). Для рассмотренной выше трубы диаметром D = 1420 мм и толщиной стенки h = 21 см из стального листа с пределом текучести σT = 500 МПа и пределом прочности σВ = 600 МПа суммарные экстремальные окружные напряжения равны: σmax1 = σmaxэксп + σ2max = 507,0 + 407,2 = 914,2 МПа = 1,828 σT = 1,524 σВ , σmax2 = σmaxэксп − σ2max = 507,0 − 407,2 = 99,8 МПа = 0,200 σT = 0,166 σВ . На внутренней поверхности той же трубы максимальные суммарные окружные напряжения равны: σmax3 = σmaxэксп + σ1max = 507,0 + 245,1 = 752,1 МПа = 1,504 σT = 1,254 σВ , а на внешней поверхности трубы равны σmax4= σmaxэксп − σ1max = 507,0 − 245,1 = 261,9 МПа = 0,524 σT = 0,437 σВ . В этом случае максимальные касательные напряжения внутри стенки трубы (на расстоянии yT от срединной поверхности стенки трубы в сторону ее внешней поверхности) и на ее внутренней поверхности станут больше половины предела прочности металла. По третьей теории прочности внутри стенок таких труб и на их внутренних поверхностях могут образоваться 192

дефекты (отсутствующие на внешних поверхностях труб): микротрещины и микрорасслоения металла, приводящие к заметному понижению предела выносливости (усталости) металла σ−1 при циклических нагрузках. При эксплуатации таких труб на магистральных газонефтепроводах, в которых часто наблюдаются большие скачки внутреннего давления и даже ударные волны, в них могут возникнуть усталостные трещины и может произойти усталостное разрушение магистральных трубопроводов в сроки существенно меньшие гарантированного заводского срока эксплуатации труб.

Шинкин В.Н. ДЕФЕКТ «ТОЧКА ПЕРЕГИБА» ПРИ ФОРМОВКЕ ТРУБЫ НИТУ «МИСиС», Москва, Россия Shinkin V.N. THE INFLECTION DEFECT UNDER THE TUBE FORMING NRTU “MISiS”, Moscow, Russia Рассмотрим процесс изгиба листовой заготовки в О-форму на трубоформовочном прессе SMS MEER (рис. 1). Пусть h – толщина заготовки, σT – предел текучести материала, E –модуль Юнга, ПР и ПС – модули упрочнения при растяжении и сжатии, Нобж – глубина прогиба (обжатия) листовой заготовки; rп и rм – радиусы пуансона и бойка (матрицы); α и α1 – углы контакта листовой заготовки с матрицами; φ и φ1 – углы зон контакта пуансона и листовой заготовки; Lм – расстояние между бойками, γ − плотность металла заготовки, g − ускорение свободного падения [1]. Радиус кривизны нейтральной плоскости листовой заготовки равен ρ = rп + h/2. Остаточный радиус кривизны нейтральной плоскости заготовки ρ0 и коэффициент пружинения заготовки β в области контакта с пуансоном равны:

где μ2 = const − безразмерный коэффициент, учитывающий скорость деформации заготовки. Углы зон контакта пуансона и листовой заготовки φ и φ1 равны:

193

1  1  10 ,

Рис. 1. Три случая возникновения дефекта «точка перегиба» о бойки свободной части заготовки Первый случай − перегиб прямолинейной свободной части заготовки (рис. 1). В этом случае перегиб заготовки о бойки в обратную сторону возникает, если поперечная длина свободной части заготовки s больше sT:

194

hT s cos  hT  g T , sT  . 6 2 3g cos  Второй случай − перегиб круговой свободной части заготовки (рис. 1). В этом случае перегиб заготовки о бойки в обратную сторону возникает, если поперечная длина свободной части заготовки s больше длины s1T, которая определяется из нелинейного уравнения:   s   sin   2  hT s 1   2     s   g 1T sin  1  s   sin 1  ,  s  1T . 6 2  s    s  2   rп         2   2  Третий случай − перегиб изогнутой свободной части заготовки, состоящей из прямолинейного участка длинной s и кругового участка длиной s0 (рис. 1). В этом случае перегиб заготовки о бойки в обратную сторону возникает, если s больше длины s2T, которая определяется из квадратного уравнения:  s 0    2, s0   s 0rп ,

    s0    2 sin   2   hT s cos  s 1  2    sin   s 0  sin    .    g  2T  s2T s0 cos   0    6 2 2   s0     s0  2            2    2   Литература 1. Шинкин В.Н. Механика сплошных сред. − М.: Изд. Дом МИСиС, 2010. 235 с.

Галкин А.Ф., Жарёнова С.В., Малышева Д.А., Прокошев В.Г., Шаманская Е.Л. К ВОПРОСУ ОБ АЛЬТЕРНАТИВЕ ЛАЗЕРНОМУ УСИЛИТЕЛЮ ЯРКОСТИ Владимирский Государственный Университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых, Владимир, Россия Galkin A.F. THE PROBLEM OF ALTERNATIVE TO THE BRIGHTNESS LASER AMPLIFIER Vladimir State University named after A. and N. Stoletovs, Vladimir, Russia В настоящее время лазерные проекционные микроскопы успешно применяются для наблюдения в реальном времени зон взаимодействия мощных потоков энергии с поверхностями различных веществ непосредственно во время взаимодействия. Основной фактор, затрудняющий наблюдение этих зон 195

обычными методами, заключается в образовании над ними ярко светящейся плазмы, интенсивность свечения которой на много порядков превосходит интенсивность свечения самих зон. Основная причина привлекательности применения усилителей яркости на основе активных сред лазеров в системах оптического исследования и диагностики заключается в том, что усилитель яркости выступает в качестве активного фильтра. Активная среда усилителя яркости многократно усиливает проходящее через нее излучение, но только в узкой полосе частот, соответствующей собственному контуру излучения активной среды. В результате, если зондирование исследуемого объекта производится излучением активной среды усилителя яркости, то излучение несущее полезную информацию на приемном устройстве значительно превосходит по мощности различного рода паразитное излучение. Соответственно возникает вопрос: а можно ли наблюдать область лазерного воздействия без усиления излучения подсветки, используя лишь фильтры, устраняющие паразитное излучение? В данной работе были проведены эксперименты по наблюдению области лазерного воздействия без использования лазерного проекционного микроскопа. И в качестве сравнения приведены результаты, полученные при наблюдении области лазерного воздействия с помощью лазерного проекционного микроскопа. Схема эксперимента Схема установки для проведения опытов без усилителя яркости представлена на рис. 1. 10 5

7 8

4 2

Рис. 1. Схема экспериментальной установки без усилителя яркости: 1 – лазер на парах меди CVL-10; 2 – объектив; 3 – волоконный лазер ЛС02-Т; 4 – фокусирующая линза (f´ = 50 см); 5 – исследуемый образец на координатном столе; 6 – светофильтр СЗС-8; 7 – интерференционный фильтр; 8 – цифровая камера VS-FAST-NG; 9 – компьютер; 10 – монитор

196

пропускание в %

В качестве силового лазера использовался волоконный лазер ЛС-02-Т, с длиной волны излучения 1070 нм. Излучение этого лазера фокусировалось на поверхность образца с помощью линзы с фокусным расстоянием 50 см. В качестве подсветки использовался лазер на парах меди CVL-10, с длиной волны излучения 510,6 нм, которое фокусировалось на поверхность образца с помощью объектива. Для регистрации процессов, происходящих на поверхности образца, использовалась скоростная цифровая камера VS-FAST-NG. Для пропускания излучения медного лазера и блокировки длин волн паразитных засветок использовалась система из двух фильтров: интерференционного и фильтра СЗС-8 (рис. 2). 100 80 60 40 20 0 400 500

600

700 800 900

длина волны, нм

Рис. 2. Спектр пропускания 2 фильтров В экспериментах использовались образцы из титана ВТ - 1 и стеклоуглерода марки СУ-12, с содержанием углерода не менее 99,7%. Мощность лазерного излучения менялась от 15 до 50 Вт, время воздействия от 4 до 20 с. Диаметр пятна медного лазера составлял 40 мм, а волоконного порядка 0,4 мм (с фокусирующей линзой). Результаты эксперимента На рисунках 3, 4 приведены отдельные кадры видеозаписи процесса воздействия лазерного излучения на поверхность образцов: а) изображение поверхности мишени до воздействия; б) начало воздействия; в), г), д), е), ж), з) во время воздействия; и) конечное изображение после воздействия. На изображениях, соответствующих процессу воздействия лазерного излучения на поверхность мишени, видно светлое пятно светящегося плазменно-эрозионного факела, то увеличивающееся, то уменьшающееся в размерах, вследствие автоколебательного процесса [1]. На последнем изображении видны кольцевые области, соответствующие процессам плавления, окисления, фазовых переходов и т.п.

197

Плазменно-эрозионный факел появлялся при мощности около 20 Вт.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

Рис. 3. Изображение поверхности титана при воздействии лазерного излучения мощностью P=50 Вт На рисунке 4 стрелкой указаны зажимы, в которых находился образец стеклоуглерода.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

Рис. 4. Изображение поверхности стеклоуглерода, полученное с использованием фильтров, при воздействии лазерного излучения мощностью P=50 Вт Наблюдалась пульсация светлого пятна. Никаких процессов происходящих под воздействием лазерного излучения на поверхности образцов не видно. 198

Ниже для сравнения приведены отдельные кадры видеозаписи процесса воздействия лазерного излучения на поверхность стеклоуглерода, полученные с использованием лазерного проекционного микроскопа.

Рис. 5. Изображение поверхности стеклоуглерода, полученное с использованием лазерного проекционного микроскопа, при воздействии излучения, P=50 Вт На изображениях отчетливо видно распространения темной границы от места воздействия лазера в стороны (движение границы расплава [2-3]). Выводы Таким образом, как следует из приведенных экспериментальных данных, сильное свечение области воздействия мишени, а так же плазменноэрозионного факела не позволяют наблюдать область взаимодействия лазерного излучения с веществом во время воздействия, даже с применением фильтров блокирующих паразитную засветку. Поэтому для наблюдения подобных опытов необходим усилитель яркости. Литература 1. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1975. - 296 с. 2. Д.В. Абрамов, С.М. Аракелян, А.Ф. Галкин, И.И. Климовский, А.О. Кучерик, В.Г. Прокошев. Лазерная диагностика эволюции поверхности углерода под воздействием мощных лазерных импульсов. ПТЭ, 2, 2006, cс.137-143. 3. Д.В. Абрамов, С.М. Аракелян, А.Ф. Галкин, Л.Д. Квачева, И.И. Климовский, М.А. Кононов, Л.А. Михалицын, А.О. Кучерик, В.Г. Прокошев, В.В. Савранский Плавление углерода, нагреваемого сконцентрированным лазерным излучением в воздухе при атмосферном давлении и температуре, не превышающей 4000 К. Письма в ЖЭТФ, 2006, Т. 84, № 5, с. 315-319.

199

Егоров В.А. ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ Санкт-Петербург, Россия Egorov V.A. THE POSSIBILITY OF STUDYING CHANGES IN EARTH'S GRAVITATIONAL FIELD Petersburg, Russia В работе [1] и [2] рассмотрена модель взаимодействий Фарадея – Томсона. В рамках этой модели высказано ряд предположений: о способе осуществления синтеза гелия [2] и высокотемпературной сверхпроводимости в слоистых материалах, однородной гравитации [2]; индуцирование сверхпроводимости магнитным полем [3]. В предлагаемой работе рассматривается возможность изменения гравитационного поля плоскостей заполненных дейтерием. В используемой модели гравитационное взаимодействие также осуществляется силовыми – протонными трубками. Трубки гравитационного поля состоят из собственных протонных трубок [1], то есть трубок без протонов. В работе [2] рассмотрен способ получения и создания однородного гравитационного поля. Для этого нужно заполнять плоскости дейтронами одной ориентации. Ориентацию дейтронов и заполнение плоскостей необходимо осуществлять электрическим полем подобным полю развертки электронно-лучевой трубки телевизора. Составляющие трубок, отдельные сегменты, как Броуновские частицы, двигаются со скоростью частиц среды вакуума. Но когда они выстраиваются в линию, то скорость передачи сигнала по трубкам будет больше чем эта, же скорость вне трубок. Это связано с тем, что плотность стенок трубок много больше средней плотности среды вакуума. Будем искать скорость передачи сигнала по протонным трубкам, как это делается для звуковых волн. Для этого воспользуемся формулой Лапласа: с~ 

~ K , 

~ PV K  модуль V

всесторонней

объёмной

упругости ,

ρ - плотность среды в трубке; V = S∙L, ΔV =L∙ΔS, L - длина трубки, S – площадь её сечения. Найдём модуль упругости, считая, что уменьшение объёма идёт до объёма стенок трубки δ [4]. Тогда, S   rp   2   rp   2  2  rp2 2

 , rp

P 5rp 5 P ~ K  P  rp     . 3 6 0,462  10  4

Выражая давление через плотность, и скорость частиц в вихре получаем, ~ 5   c2 . что К   18 0,462 10 4

200

Для скорости передачи сигнала по протонным трубкам получаем выражение: c~ 

5 с2   77с. 18 0,462 10 4

Если рассматриваемые предположения соответствуют природе гравитации, то заполненная дейтронами плоскость будет «гравитационным электретом». Таким образом, получаем чувствительный датчик гравитационного взаимодействия. «Гравитационный электрет» будет полезен для регистрации движения вещества внутри Земли и предсказания землятресений, исследования локальных изменений гравитационного поля. Гравитационные плоскости могут позволить осуществлять космическую связь по гравитационным трубкам. Для кодирования информации нужно помещать плоскости, заполненные ориентированным дейтерием в мощное магнитное поле. В магнитном поле дейтроны будут прецессировать, изменяя гравитационное взаимодействие через трубки. Приемный детектор должен также состоять из аналогичных плоскостей заполненных дейтронами, а информацию нужно искать в закономерностях колебаний плоскостей. Литература 1. Егоров В.А. Применение модели взаимодействий Фарадея к объяснению квантовых явлений. В сб. трудов: «Высокие технологии, исследования, промышленность». Под редакцией А.П. Кудинова, т.1, СПб. 2010, - 488 с. 2. Егоров В. А. Представление синтеза гелия и однородной гравитации в модели взаимодействий Фарадея. В сб. трудов: «Высокие технологии, образование, промышленность». Под редакцией А.П. Кудинова, т.4, СПб. 2011, - 338 с. 3. Егоров В.А. Индуцирование сверхпроводимости в проводниках магнитным полем. В сб. трудов: «Высокие технологии, фундаментальные исследования, экономика». Под редакцией А.П. Кудинова, т.1, СПб. 2011, - 340 с. 4. Егоров В.А. КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И ЯДЕР. http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9346.html

201

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 (Текст главы 1 см. в Первой части Второго тома) 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 ……………………………………………………………….. … 5 (Текст главы 2 см. в Первой части Второго тома) 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 ………………………….……... 5 (Текст главы 3 см. в Первой части Второго тома) ГЛАВА 4. БИОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, МЕДИЦИНА, ГЕНЕТИКА, ЦИТОЛОГИЯ, БИОФИЗИКА, БИОТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАКОЛОГИЯ, ЗООЛОГИЯ, БОТАНИКА, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, ЭКОЛОГИЯ BIOLOGY, PHYSIOLOGY, MEDICINE, GENETICS, CYTOLOGY, BIOPHYSICS, BIOTECHNOLOGY, PHARMACOLOGY, ZOOLOGY ................ 5 (Текст главы 4 см. в Первой части Второго тома) ГЛАВА 5. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ТРАНСПОРТИРОВКА СЫРЬЯ, ЭНЕРГЕТИКА, МЕТАЛЛУРГИЯ, ХИМИЧЕСКАЯ И ТЯЖЕЛАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, МАШИНОСТРОЕНИЕ, СУДОСТРОЕНИЕ, ТРАНСПОРТ EXTRACTION, PROCESSING AND TRANSPORTATION OF RAW MATERIALS, ENERGY, METALLURGY, CHEMICAL AND HEAVY 202

INDUSTRY, MACHINE BUILDING, SHIPBUILDING, TRANSPORT.................. 6 Абкарян А.К., Гордеев Ю.И., Зеер Г.М., Зеленкова Е.Г., Ковалевская О.В., Ерошкин А.Г. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ НАНОЧАСТИЦАМИ Abkaryan A.K., Gordeev Y.I., Zeer G.M Zelenkova E.G., Kovalevskaya O.V., Yeroshkin A.G. FORMED OF STRUCTURE ALUMINA, MODIFIED BY NANOPARTICLES ............................................................................... 6 Азизов А.А., Джаватов Д.К. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Azizov A.A. EFFICIENCY OF THE USE OF GEOTHERMAL CIRCULATION SYSTEM .............................................................................................. 14 Алифанов А.В., Милюкова А.М., Сотник Л.Л. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РУБКИ В ШТАМПАХ ТОЧНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ПРУТКА Alifanov A.V., Miliukova A.M., Sotnik L.L. OPTIMIZATION OF PROCESS OF CUTTING OF HIGH-PRECISION WORKS FROM BAR IN PRESS TOOLS .............................. 18 Арончик Э.Б., Поспелов А.С. ПРЕЦИЗИОННЫЙ ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ Aronchik E.B., Pospelov A.S. PRECISION FLUID FILLER ......................................................................................... 22 Барчуков Д.А., Лаврентьев А.Ю., Зубков Н.С., Цыгвинцев А.В. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАПЛАВЛЕННОГО ИНСТРУМЕНТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Barchukov D.A., Lavrentyev A.U., Zubkov N.S., Tsygvintsev A.V. PERFECTION OF TECHNOLOGY OF MAKING OF WELDING TOOL WITH THE USE SURFACE PLASTIC DEFORMATION ....................................................... 23 Бочков Н.А., Гонтарь А.С., Парамонова И.В., Ястребков А.А. ВЫБОР И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ПРУЖИН ДЛЯ ТВЭЛА КОСМИЧЕСКОЙ ЯЭУ Bochkov N.A., Gontar A.S., Paramonova I.V., Yastrebkov A.A. SELECTION AND CHEMICAL-THERMAL PREPATION OF SPRINGS MATERIAL FOR SPACE NPP FUEL ELEMENTS ..................................................... 25 Виноградов А.А. Курчина О.Н. РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩИХ ЭФФЕКТОВ ПО НАПРЯЖЕНИЮ СОВРЕМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА 203

Vinogradov A., Kurchina O. CALCULATION ADJUSTING EFFECT ON VOLTAGE OF THE MODERN SOURCES OF THE LIGHT ............................................................................................ 29 Ботвенко С.И. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТЕЛАХ КАНОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ Botvenko S.I. DISTRIBUTION OF TERMAL RESIDIAL STRESSES IN THE PART OF SIMPLE FORM ............................................................................................................... 33 Васильев И.С. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС УНИВЕРСАЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕСТИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ТЕХНИКИ Vasiliev I.S. SOFTWARE SYSTEM UNIVERSAL TESTING AUTOMATED SYSTEMS ENGINEERING RELAY ................................................................................................ 38 Виташевская В.Н. СТАНОВЛЕНИЕ СТРАХОВОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА ГЕРМАНИИ В РАМКАХ ЕДИНЫХ ДИРЕКТИВ ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА Vitashevskaya V.N. THE INSURANCE LEGAL SYSTEM FORMATION IN GERMANY IN THE FRAMEWORK OF UNIFIED EU DIRECTIVES .......................................................... 42 Духанин С.А., Виноградов А.А., Духанина У.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННЫХ ЛАМП Dukhanin S.A., Vinogradov A.A., Dukhanina U.N. RESEARCH OF INDUCTION LAMPS ......................................................................... 44 Ефименко Е.С., Рудинский А.В. О ПОЛУЧЕНИИ ОЦЕНОК НАЧАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХМЕРНОГО ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ В ЗАДАЧЕ ПАССИВНОГО ПЕЛЕНГОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ Еfimenko E.S., Rudinskiy А.V. OBTAINING OF ESTIMATIONS OF INITIAL VALUES OF PARAMETERS OF 3D STATUS VECTOR IN THE PROBLEM OF PASSIVE LOCATION OF OBJECTS.............................................................................................. 47 Емельянов В.О., Мартынов К.В., Тренина М.В., Наумова А.К., Акобян Х.З., Герсонский С.А. СОВРЕМЕННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ ............................... 50 Ефимова Е.А., Блюм В.С. ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В МЕДИЦИНЕ Efimova E., Blum V. 204

INFORMATION SEARCH SYSTEMS FOR DIAGNOSTICS IN MEDICINE ……... 55 Жуков А.В. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ ТИТАН- И ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА ВОСТОКА РОССИИ НА ОСНОВЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ И КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Zhukov A.V. THE PRIORITY DIRECTIONS OF INDUSTRIAL DEVELOPMENT OF TITANIUM- AND IRONCONTAINING DEPOSITS OF CONTINENTAL SHELF AT THE EAST OF RUSSIA ON THE BASE OF RESOURCE-SAVING INNOVATIVE TECHNOLOGIES OF EXTRACTION AND COMPLEX PROCESSING OF MINERAL RAW MATERIALS ..................................................... 60 Жуков Д.А., Суханова Л.С., Осипенкова Н.Г., Ильяшева Е.В. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ И ЗЕМЕЛЬ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ Zhukov D.А., Sukhanova L.S., Osipenkova N.G., Ilyasheva E.V. DEVELOPMENT OF METHODS AND MEANS OF SYSTEM OF DETERMINATION OF THE AMOUNT OF DEGRADATION OF SOILS AND ELBRUS REGION .............................................................................. 63 Заурбеков Ш.Ш., Алибасов М.Л., Бекмурзаева Л.Р. СОВРЕМЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА Zaurbekov Sh.Sh., Alibasov M.L., Bekmurzaeva L.R. MODERN CLIMATIC CONDITIONS LANDSCAPES OF THE NORTHERN CAUCASUS .......................... 65 Исаев А.И., Сафарбаков А.М., Богданович Д.В., Майрович Ю.И. КОНСТРУКЦИЯ ИМПУЛЬСНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Isaev A.I., Safarbakov A.M., Bogdanovich D.V., Mairovich Y.I. DESIGN PULSE COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE ................................................................................... 67 Ицкова П.Г. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ КОАГУЛЯЦИИ КРОВИ Itskova P.G. MATHEMATICAL MODELLING OF DYNAMICS OF BLOOD COAGULATION ............................................................................................................ 71

Казбекова С.Б. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Kazbekova S.B. 205

IMPROVINGTHE EFFICIENCY OFALUMINUM INDUSTRYBASED ONTHE APPLICATION OFNANOTECHNOLOGY................................................................... 74 Казбекова С.Б. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИЙ Kazbekova S.B. PRODUCTION UPGRADING EFFICIENCY OF THE ALUMINUM ON THE BASIS OF INNOVATION IMPLEMENTATION ......................................................... 78 Касьянов Н.Н., Семенов А.С. МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Kasyanov N.N., Semenov, A.S. MOBILE MONITORING SYSTEM FOR INTEGRAL CHARACTERISTICS HUMAN ORGANISM .................................................................................................... 81 Клименко О.М., Конова С.В. ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ФАЗ В СОСТАВЕ КОНЦЕНТРАТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛГАМА Klimenko O.V., Konova S.V. THE STUDY OF MINERAL PHASES REACTIVITY INTO THE COMPOSITION OF ALGAMA’S DEPOSIT CONCENTRATE .................................. 83 Краснов А.С. РОЛЬ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ В СОВРЕМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Krasnov A.S. CALS-TECHNOLOGIES IN MODERN MANUFACTURING .................................... 86 Кузнецов П.М., Горин А.В., Иванов А.Н. ВИЗУАЛЬНАЯ ОДОМЕТРИЯ НА ОПТИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ПО МЕТОДУ ЛУКАСА-КАНАДЕ ....................................................................................................... 88 Кузьмичев Н.Ю., Жирков М.В., Суханова Е.В., Жуков Д.А. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОПОДГОТОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Kuzmichev N.Yu., Zhirkov M.V., Sukhanova E.V., Zhukov D.А. THE COMPARATIVE ANALYSIS OF METHODS AND CONTROL DEVICES OF PARAMETERS OF TECHNOLOGY OF WATER PREPARATION IN PRODUCTION OF PRODUCTS OF MICROELECTRONICS .................................... 93 Магомедбеков Э.П., Клименко О.М., Давыдов А.В., Жуков А.В., Чижевская С.В. МАСШТАБИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНВЕРСИИ ОБЕДНЕННОГО ТЕТРАФТОРИДА УРАНА В ОКСИДЫ УРАНА С ПОМОЩЬЮ КРЕМНЕЗЕМА В УСЛОВИЯХ ОТСУТСТВИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ Magomedbekov E.P., Klimenko O.M., Davydov A.V., 206

Zhukov A.V., Chizhevskaya S.V. THE SCALING OF CONVERSION PROCESS OF DEPLETED URANIUM TETRAFLUORIDE TO URANIUM OXIDES USING SILICA WITHOUT BATCH AGITATION ..................................................................................................... 95 Магомедбеков Э.П., Клименко О.М., Жуков А.В. Чижевская С.В., Давыдов А.В. О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ОБЕДНЕННОГО ТЕТРАФТОРИДА УРАНА С МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫМ КРЕМНЕЗЕМОМ Magomedbekov E.P., Klimenko O.M., Zhukov A.V., Chizhevskaya S.V., Davydov A.V. THE INTERACTION BETWEEN DEPLETED URANIUM TETRAFLUORIDE AND MECHANICALLY ACTIVATED SILICA........................................................... 97 Машеков С.А., Нугман Е.З., Абсадыков Б.Н. РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ СТАНИНЫ РАБОЧИХ КЛЕТЕЙ НОВОГО ПРОКАТНОГО СТАНА НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ AUTODESK® INVENTOR® Mashekov S.A., Nugman E.Z., Absadykov B.N. CALCULATION OF EQUIVALENT DEFORMATIONS AND STRESSES IN STRAINS TOILED CELLS AT NEW ROLLING MILL USING BASICALLY AUTODESK ® INVENTOR ® ...................................................................................... 99 Михайлова М.Ю., Виноградов А.А. ЦЕНОВЫЕ КАТЕГОРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА РОЗНИЧНОМ РЫНКЕ ПО РЕГУЛИРУЕМЫМ ЦЕНАМ ДЛЯ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ Mikhailova M., Vinogradov A. PRICING CATEGORY FOR DETERMINING THE COST OF ELECTRICITY IN THE RETAIL MARKET FOR PRICES FOR CONTROLLED AREA BELGOROD .......................................................................... 103 Молотков В.Е. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕЛИОСИСТЕМ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ МОДУЛЬНЫХ ЦЕХОВ ИНДУСТРИАЛЬНОЙ МАРИКУЛЬТУРЫ Molotkov V.E. USE SOLAR SYSTEMS FOR INDEPENDET POWER SUPPLY OF MODULAR SHOPS INDUSTRIAL OF MARINE AQWACULTURE ........................................... 113 Ненашев О.В., Филиппов А.С. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДОБАВЛЕНИЕ СРЕДСТВ ТЕСТИРОВАНИЯ И САМОДИАГНОСТИКИ УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ РЕИНЖИНИРИНГА Nenashev O.V., Filippov A.S. AUTOMATIC INSERTION OF TESTING AND BIST HARDWARE USING REENGINEERING AUTOMATION TOOLS ............................................................. 115 207

Ольховик Е.О., Десницкий В.В. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ............................. 117 Осипов А.В. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МНОГОЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧАХ ТЕПЛОВОЗА Osipov A.V. TRANSIENTS IN MULTICIRCULATING HYDRODYNAMIC TRANSFERS OF THE DIESEL LOCOMOTIVE ............................................................................... 119 Пикуль В.В. СТЕКЛОМЕТАЛЛОКОМПОЗИТ - КОНСТРУКЦИОННЫЙ НАНОМАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СТЕКЛА Pikul’ V.V. STEKLOMETALLOKOMPOZIT IS A STRUCTURAL NANOMATERIAL BASED ON GLASS ..................................................................... 124 Руднева Т.В., Базаев Е.М. РАЗРАБОТКА ТЕКСТИЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК ПО ПРИНЦИПУ СТРОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТРУКТУР Rudneva T.V., Bazaev E.M. DEVELOPMENT OF THE TEXTILE SHELLS AFTER GEOMETRY OF NATURAL STRUCTURES .......................................................................................... 126 Смаилова Г.Ж., Исмаилов А.А., Исмаилова Д.А. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Smailova G.Zh., Ismailov A.A., Ismailova D.A. OIL CLEANING METHODS FROM SALTS OF HEAVY AND RARE-EARTH MATERIALS ............................................................................. 128 Смирнов В.А., Смирнов Д.В. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Smirnov V.A., Smirnov D.V. DESIGN-PROCESS MEASURES IN DESIGNING ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY ELECTRONIC EQUIPMENT ...................................................... 130 Смирнов В.А., Смирнов Д.В. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПРИ ДИАГНОСТИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Smirnov V.A., Smirnov D.V. METHOD OF CONSTRUCTION A COMBINED CIRCUIT FOR FAULT LOCATION FOR DIAGNOSIS OF COMPLEX SYSTEMS ENGINEERING …….. 137 Смирнов В.А., Смирнов Д.В. 208

ВЫСОКОНАДЕЖНОЕ АДАПТИВНОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ Smirnov V.A., Smirnov D.V. HIGH-RELIABLE ADAPTIVE DEVICE FOR REDUNDANT FAULTTOLERANT SYSTEMS CONTROL OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT ……………………. 140 Смирнов В.А., Смирнов Д.В. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КОНТРОЛЯ, НАЛАДКИ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Smirnov V.A., Smirnov D.V. ANALISYS OF CONTROL, ADJUSTMENT AND DIAGNOSING OF COMPLEX ELECTRONIC EQUIPMENT................................................................... 143 Сулимина Е.Ю. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ Sulimina E.Y. MATHEMATICAL PLANNING OF THE EXPERIMENT ON DETERMINATION OF OPTIMAL PARAMETERS FOR CATHODIC PROTECTION BY PULSE CURRENT ....................................................................... 147 Толстова Е.В. ДВИЖЕНИЕ КАПИТАЛА Tolstova E.V. MOVEMENT OF CAPITAL ........................................................................................ 155 Тумаев Е.Н. ВЫНУЖДЕННОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ ГАУССОВЫХ ПУЧКОВ СВЕТА Tumayev E.N. STIMULATED RAMAN SCATTERING OF THE GAUSSIAN BEAMS OF LIGHT .................................................................. 157 Углова И.Е. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ РЕАЛИЗУЕМОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ Uglova I.E. METHODS OF ASSESSMENT OF REALIZED PRODUCTION STRUCTURE ON THE ACTIVITIES OF THE ORGANIZATION WORK ...................................... 160 Филонин О.В., Дурандин И.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАЛОРАКУРСНОЙ ПРЯМОЙ 3D РЕКОНСТРУКЦИИ Phylonin O.V., Durandin I.N. THE STUDY OF THE DYNAMICS OF COMBUSTION 209

OF TWO-COMPONENT MIXTURES BY THE METHODS OF FEW-LINE 3D RECONSTRUCTION .................................................................... 162 Фомин Н.И., Исаев А.П. НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ МОНОЛИТНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ Fomin N.I., Isaev A.P. NEW APPROACH FOR ESTIMATION OF FUNCTIONAL QUALITIES MONOLITHIC BUILDINGS .................................................................. 165 Хаханин С.Ю., Кузьмичев Н.Ю., Баскаков К.А. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Khakhanin S.Yu., Kuzmichev N.Yu., Baskakov K.A. ELECTROCHEMICAL CONTROL METHODS OF HIGH-PURE SUBSTANCES OF NANO AND MICROELECTRONICS ................................................................... 169 Хаханина Т.И., Евдокимов Д.П., Баскаков К.А., Гребенькова В.И. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Khakhanina T.I., Evdokimov D.P., Baskakov K.A., Grebenkova V.I. CONDITION AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF CONTROL METHODS OF HIGH-PURE SUBSTANCES OF NANO AND MICROELECTRONICS ................................................................... 171 Хаханина Т.И., Жуков Д.А., Козлова Е.Е., Балашова С.И. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ Khakhanina T.I., Zhukov D.А., Kozlova E.E., Balashova S.I. DEVELOPMENT OF METHODS AND MEANS OF SYSTEM OF MONITORING OF WATER RESOURCES OF ELBRUS REGION .......................... 173 Шадрин А.П. РОЛЬ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ В РАЗВИТИИ ПЛАВУЧИХ АТОМНЫХ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ И ПЕРСПЕКТИВА СОТРУДНИЧЕСТВА СО СТРАНАМИ ЕВРОСОЮЗА, БРИКС И АТР Shadrin A.P. THE ROLE OF THE NORTH SEA ROAD TO THE DEVELOPMENT FLOATING NUCLEAR POWER SOURCES AND PROSPECTS FOR COOPERATION WITH EU COUNTRIES, BRICS AND PACIFIC .......................... 175 Шинкин В.Н. ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЭКСПАНДИРОВАНИЕ ТРУБЫ Shinkin V.N. THE RESIDUAL STRESSES’ INFLUENCE ON THE TUBE EXPANDING ……... 189

210

Шинкин В.Н. ДЕФЕКТ «ТОЧКА ПЕРЕГИБА» ПРИ ФОРМОВКЕ ТРУБЫ Shinkin V.N. THE INFLECTION DEFECT UNDER THE TUBE FORMING ................................. 193 Галкин А.Ф., Жарёнова С.В., Малышева Д.А., Прокошев В.Г., Шаманская Е.Л. К ВОПРОСУ ОБ АЛЬТЕРНАТИВЕ ЛАЗЕРНОМУ УСИЛИТЕЛЮ ЯРКОСТИ Galkin A.F. THE PROBLEM OF ALTERNATIVE TO THE BRIGHTNESS LASER AMPLIFIER ............................................................ 195 Егоров В.А. ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ Egorov V.A. THE POSSIBILITY OF STUDYING CHANGES IN EARTH'S GRAVITATIONAL FIELD ………………………………………….... 200

211

Научное издание

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЭКОНОМИКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Том 2 Часть 2

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. 12.32. 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.