«СБОРНИК ТЕЗИСОВ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ – 2013 Том 1 Мурманск Издательство МГТУ 2013 Сборник тезисов студенческой научно-технической конференции – 2013, (Мурманск, 17 апр. 2013 г.) В 2 т. Т. 1 / ...»

Так что все мифы, связанные с ними, это не более чем матросские байки.

Будущее военно-морской промышленности, без сомнения, принадлежит кораблямневидимкам. Быстрые, скрытные и опасные, они – идеальное оружие для слежения и моментального уничтожения цели. Поэтому многие морские державы, включая Россию, уже имеют и совершенствуют эти технологии.

1. Ковалев, В. И. Путь к изобретению / В. И. Ковалев. – СПб. : Лениздат, 2008. – 142 c.

2. Рубинский, Г. Под флагом Родины / Г. Рубинский. – М. : Воениздат, 2005. – 277 c.

3. Ильин, Ю. В Швеции построен боевой корабль-невидимка [Электронный ресурс] / Ю. Ильин, 2003. – Режим доступа: http://www.membrana.ru/particle/ 4. Щербаков, В. Французские корабли-невидимки [Электронный ресурс] / В. Щербаков, 2010. – Режим доступа: http://army-news.ru/2010/10/francuzskie-korabli-nevidimki/ 5. Тайна корабля-невидимки "Элридж" разгадана [Электронный ресурс], 2011. – Режим доступа: http://flot.com/history/interesting/eldridge.htm

МОДИФИКАЦИЯ ГИДРОГЕЛЕЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕЛОВЕКОМ

Спирин В. Е., Бричка К. М. (МГТУ, Н-211, ПТИ) Петрова Н. Е. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Гидрогели – дисперсные системы, состоящие из двух компонентов – высокомолекулярных веществ, образующих непрерывную трехмерную макромолекулярную сетку (или полимерный каркас), и воды, которая наполняет пустоты этого каркаса. Благодаря такой структуре гидрогели могут абсорбировать воду в огромном количестве наподобие губки.

Полимерные гидрогели уже нашли широкое применение во многих областях жизнедеятельности человека.

Актуальность темы заключается в широком применении гидрогелей и постоянном открытии новых модификаций данного материала.

Наибольшее распространение гидрогели получили в сельском хозяйстве, в качестве "удобрения" и во многих областях медицины в качестве контактных глазных линз, косметических протезов, перевязочных материалов, стоматологических изделий и различных ортопедических материалов.

Гидрогель – средство накопления воды в почве. Используя гидрогель можно получить ускоренный рост растений и рациональное использование воды.

Количество воды, потребляемое растениями, влияет на их качество роста и развития.

Однако, накопление воды и питательных веществ, в особенности, в песчаных и проницаемых почвах крайне ограничено. Дождевые и поливные воды впитываются, часто, без пользы для растений. Питательные вещества вымываются из корневой части. Поступление воды к растениям подвержено сильным колебаниям. Дефицит осадков вызывает быстрое понижение содержания воды в почве до уровня, недостаточного для нормального роста растений. Чтобы избежать вредного влияния засухи и предотвратить гибель растений используют гидрогель, 1 г которого накапливает до 300 мл воды, доступной для растений.

В медицине, создавая системы направленного транспорта лекарственных веществ, специалисты учитывают, что разные отделы пищеварительного тракта человека сильно различаются кислотностью. Например, в желудке кислая среда (рН 1.4), в кишечнике – близкая к нейтральной (рН 6.7–7.4). Чувствительный к рН гель с лекарством, попав в организм, отдаст содержимое там, где он набухнет.

В качестве "избавителя" от регулярных инъекций используют такой инновационный материал, как гидрогель, являющийся одновременно свободно размазывающимся и легко управляемым.

Учеными Кембриджского университета планируется использовать его в качестве носителя протеинов и иных лекарственных средств, которые в обычных условиях употребляют в виде инъекций. Новый гидрогель состоит из воды на 99,5 %, а все остальное занимают целлюлозные полимеры, которые скреплены бочкообразными молекулами, кукурбитурилами. Благодаря этим частицам гидрогель может довольно долгое время защищать протеины, которые находятся у него внутри, т. е. предотвращать их разложение и сохранять тем самым их биологическую активность.

Сама "имплантация" протеинов в гель может производиться при обычной комнатной температуре, что делает этот материал еще более удобным. Еще одно достоинство разработанного материала состоит в том, что практически в течение полугода он способен осуществлять постоянное выделение протеинов в организм человека. Это больше в два раза, чем у всех других аналогичных веществ. Это делает гидрогель идеальным, например, для случаев инсулиновой терапии при сахарном диабете и других заболеваниях.

В нефтедобыче на очистку нефти от лишней жидкости тратятся огромные средства.

Долгое время ученые искали способ отделить нефть от воды до того как она попадет в трубопровод. Очищать нефть приходится не только от воды, около 80 % этой горючей жидкости находится в песчаниках, смесь нефти с песком не только сложно разделить на составляющие, но и тяжело выкачивать, "умные полимерные вещества" помогают получить чистую нефть.

Полимерные гидрогели находят также широкое применение в качестве оптических устройств, благодаря наличию хромофорных функциональных групп, или же за счет абсорбции оптически активных детергентов-ионов красителей.

1. "История создания гидрогеля для растений" – http://www.gidrogeli.ru/str2.htm.

2. "Гидрогель" – http://mwkazan.ru/gidrogel.htm.

3. "Гидрогель на основе ДНК имеет память формы" http://www.nanometer.ru/2012/12/18/13558225448360_300455.html.

4. "Новый гидрогель – свобода от регулярных инъекций" – http://thuman.com/journal/novyj-gidrogel-svoboda-ot-regulyarnyx-inekcij/ Секция: "Метрология, стандартизация и сертификация"

ВИДЫ СТАНДАРТОВ

'; Горбунов Е. А. (МГТУ, М-301, МА) Смирнов А. Ж. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Наряду с категориями стандартов в России действуют несколько видов стандартов, которые отличаются спецификой объекта стандартизации:

• общие технические регламенты;

• специальные технические регламенты;

• стандарты основополагающие;

• стандарты на продукцию, услуги;

• стандарты на процессы;

• стандарты на методы контроля, измерений, испытаний, анализа и др.

Общие технические регламенты разрабатываются по определенным вопросам безопасности. Их действие распространяется на большие группы продукции и направлены на обеспечение пожарной безопасности, промышленной безопасности, безопасности эксплуатации и утилизации машин и оборудования.

Специальные технические регламенты устанавливают конкретные требования для специфических видов продукции в случае, если требований общих технических регламентов недостаточно для обеспечения безопасности этих видов продукции.

Стандарты основополагающие разрабатывают с целью содействия взаимопонимания, технического единства и взаимосвязи деятельности в различных областях науки, техники и производства. Этот вид стандартов устанавливает такие организационные принципы и положения, требования, правила и нормы, которые рассматриваются как общие для этих сфер и должны способствовать выполнению целей, общих как для науки, так и для производства. В целом они обеспечивают их взаимодействие при разработке, создании и эксплуатации продукта или услуг таким образом, чтобы выполнялись требования по охране окружающей среды, безопасности продукта или процесса для жизни, здоровья и имущества человека, а также ресурсосбережению и другим общетехническим нормам, предусмотренным государственными стандартами на продукцию.

Стандарты на продукцию, услуги устанавливают требования к группам однородной продукции (услуг) или к конкретной продукции (услугам).

Стандарты общих технических требований регламентируют общие для группы однородной продукции нормы и требования, обеспечивающие оптимальный уровень качества, который должен быть заложен при проектировании и задан при изготовлении конкретных видов продукции, входящих в данную группу.

В зависимости от вида и назначения продукции могут устанавливаться требования к ее физико-механическим свойствам (прочности, твердости, упругости, износоустойчивости и др.); надежности и долговечности; технической эстетике (окраске, удобству пользования, отделке и др.); исходным материалам, применяемому при изготовлении данной продукции сырью, полуфабрикатам и др.

Стандарты параметров и (или) размеров устанавливают параметрические или размерные ряды продукции по основным потребительским (эксплуатационным) характеристикам, на базе которых должна проектироваться продукция конкретных типов, моделей, марок, подлежащих изготовлению соответствующими отраслями. Эти стандарты должны учитывать перспективы развития продукции, которая способствует научнотехническому прогрессу и повышению эффективности промышленного производства.

Стандарты типов конструкции, размера, марки, сортамента определяют конструктивные исполнения и основные размеры для определения группы изделий, унификации и обеспечения взаимозаменяемости при разработке конкретных типоразмеров, моделей и т. д. Выполнение требований стандартов конструкций и размеров дает большой техникоэкономический эффект, так как сокращает затраты на проектирование, освоение и изготовление изделий. Стандарты марок устанавливают номенклатуру марок и химический состав материала (сырья), а в отдельных случаях – основные потребительские характеристики. Стандарты сортамента регламентируют геометрические формы и размеры продукции. Особенно широко этот вид стандартов применяется в металлургической промышленности.

Стандарты правил приемки регламентируют порядок приемки определенной группы или вида продукции для обеспечения единства требований при приемке продукции по качеству и количеству.

Стандарты правил маркировки, упаковки, транспортирования и хранения нормируют требования к потребительской маркировке продукции с целью информации потребителя об основных характеристиках продукции, к упаковке с учетом технической эстетики и т. п.

Стандарты правил эксплуатации и ремонта устанавливают общие правила, обеспечивающие в заданных условиях работоспособность изделий и гарантирующие их эксплуатацию.

Стандарты на процессы устанавливают требования к конкретным процессам, которые осуществляются на разных стадиях жизненного цикла продукции (проектирования, производства, потребления (эксплуатации), хранения, транспортирования, ремонта, утилизации).

Стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) устанавливают порядок отбора проб (образцов) для испытаний, методы испытаний (контроля, анализа, измерения) потребительских (эксплуатационных) характеристик определенной группы продукции с целью обеспечения единства оценки показателей качества.

Стандарты на методы контроля рекомендуют применять методики контроля, испытаний, измерений, анализа, в наибольшей степени обеспечивающие объективность оценки обязательных требований к качеству продукции, которые содержатся в стандарте.

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТЕПРОДУКТОВ

Коваленко Н. А., Должанов И. Ф. (МГТУ, Эл(б)-211, ПТИ) Пашеева Т. Ю. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Управляемая BP платформа Deepwater Horizon затонула в Мексиканском заливе у побережья штата Луизиана 22 апреля 2012 г. после 36-часового пожара, последовавшего вслед за мощным взрывом, унесшим жизни 11 человек. Утечка нефти, которая началась следом, нанесла ущерб американским штатам Луизиана, Алабама, Миссисипи, Флорида и Техас. Такие события могут обернуться экологической катастрофой.

Инцидент в Мексиканском заливе стал крупнейшим аварийным разливом нефти в США, масштабы которого превысили последствия от крушения танкера Exxon Valdez у побережья Аляски в 1989 г. Тогда из севшего на мель судна вылилось около 260 тыс.

баррелей нефти.

Расходы британской нефтяной компании BP на ликвидацию последствий разлива нефти в Мексиканском заливе уже приближаются к 4 млрд долл. Эта сумма включает в себя стоимость ликвидации последствий разлива, стоимость строительства дополнительных "разгрузочных" скважин, герметизации скважины, гранты прибрежным странам и выплаты по искам. К компании было подано, по меньшей мере, 116 тыс. исков от пострадавших, по 67,5 тыс. из них сделаны выплаты на 207 млн долл.

В процессе эксплуатации трубопроводов их стенки подвергаются коррозии, эрозионному износу, под влиянием меняющихся во времени напряжений в них образуются усталостные трещины. Это может приводить к отказам в виде утечек и порывов. При строительстве новых и реконструкции старых трубопроводов проводятся испытания на прочность, и проверяется герметичность трубопроводов. Однако, несмотря на это полностью исключить аварии и отказы не удается. Еще большее число аварий случается на объектах коммунальных служб. В настоящее время во многих населенных пунктах России ресурс трубопроводных сетей коммунальных служб выработан на 70–80 %. Утечки случаются и на строящихся (реконструируемых) трубопроводах в момент проведения испытаний на герметичность. Основными причинами возникновения утечек в этом случае являются не выявленные дефекты в теле трубы и дефекты в сварных швах. Поскольку испытания проводятся после полной готовности участка или всего трубопровода (полной засыпки, обвалования или крепления на опорах, очистки полости, установки арматуры и т. д.), то точное определение местоположения утечек сопряжено с такими же трудностями, как и их поиск на действующем трубопроводе.

В зависимости от величины утечки и места ее возникновения предъявляются различные требования к методам и аппаратуре для ее обнаружения. В настоящее время не существует универсальных систем и приборов, способных удовлетворить всем требованиям эксплуатирующих организаций, поэтому разработано и применяется большое количество средств и методов контроля на основе различных физических принципов. Одним из широко используемых методов является метод акустической эмиссии (АЭ). Его пороговая чувствительность составляет 1,2–2 л/ч при давлении 2,0 МПа. Такая чувствительность позволяет обнаруживать все утечки имеющие место на трубопроводах (щелеобразные отверстия, засоряются окончательно за короткое время, если они не шире 0,09 мм).

Принцип действия АЭ приборов основан на регистрации акустического шума, возникающего при истечении жидкости через сквозное отверстие в стенке трубопровода, находящегося под давлением. Основными механизмами генерации сигналов АЭ при этом являются турбулентные пульсации, сопровождающие истечение жидкости, и кавитация, т. е. образование и схлопывание газовых пузырьков, обусловленное сильным локальным понижением давления в жидкости в местах возникновения утечки.

Для задач контроля герметичности магистральных нефтепроводов проводят полные экспериментальные исследования АЭ, генерируемой при утечке жидкости. Негерметичность стенки трубы моделируется с помощью искусственных течей с круглым и прямоугольным сечением (с расходом от единиц до сотен литров/час). Для имитации условий в месте выхода на внешней стенке трубы используются различные граничные среды:

нефть; нефть и песок; нефть и гравий; воздух. Минимальные акустические давления наблюдались при истечении нефти в воздух. Максимальные – при истечении нефти в нефть.

Для поиска утечки на подводном переходе трубопровода используется методика с помощью течеискателя АЭТ-1МСС. Для этого проводится сканирование акустическим зондом над трубопроводом. Эта процедура трудоемка и, кроме того, погрешность измерений существенно зависит от глубины водоема, что ограничивает область применения прибора водоемами, глубина которых не превышает 30 м, т. е. это переходы через реки и болота.

Повысить точность локализации и исключить сканирование можно применением взаимно-корреляционного метода обработки, который широко применяется для контроля герметичности подземных трубопроводов. Для реализации этого метода был разработан корреляционный течеискатель ТАК-2004.

В целях непрерывного контроля герметичности участков нефтепроводов существует система СНКГН-1 и СНКГН-2.

Различные акустические помехи, которые могут произойти при работе трубопровода и вызвать ложную тревогу, исключаются оригинальными схемными решениями и программным способом.

РАЗВИТИЕ И ПРОБЛЕМЫ МЕТРОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ

Кравцов К. О. (МГТУ, Эл(б)-211, ПТИ) Пашеева Т. Ю. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Официально метрология была признана наукой только в XVIII в., хотя первые упоминания о ней были даже в Ветхом Завете. Единой системы измерений не существовало много веков. Люди не могли везде носить с собой измерительные приборы, потому придумывали простой выход – измеряли в "локтях", "пядях", в России был принят единый эталон "аршина". Со временем у людей формировалось представление о величинах измерения, о разновидностях форм, о свойствах различных предметов. Метрология стала одной из практических областей повседневной жизни. Покупая в магазине ткани или продукты питания, любой из нас время от времени занимается измерениями. Любой человек должен иметь некоторые познания в метрологии, она должна быть частью базового образования.

Утверждение "невозможно контролировать то, что нельзя измерить" сегодня справедливо как никогда. Надежность измерений в здравоохранении необходима и для диагностики, и для лечения. Вопросы безопасности воды, продуктов питания тоже связаны с высококачественными химическими измерениями. Миллиарды измерений ежедневно выполняются в современном мире. В наукоемких технологичных отраслях доля затрат на измерения составляет примерно 80 %. Поэтому убытки, к которым приводят недостатки в метрологическом обеспечении составляют тоже – многие миллиарды.

Никакая продуктивная деятельность невозможна без метрологии. От открытия фундаментальных законов природы до наукоемких технологий – везде главная часть почти любой работы – измерения с помощью метрологических измерительных приборов.

Другими словами – надежные измерения и сегодня, и в будущем, и всегда будут востребованы. Ведь нам всегда будут нужны надежные приборы, рациональная энергетика, чистый воздух, здоровые продукты питания, надежная медицина.

Технический прогресс невозможен без и совершенствования техники измерения.

Метрология – наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным; путем с помощью специальных технических средств. При измерении физическую величину сравнивают с одноименной величиной, принимаемой за единицу (длину с длиной, площадь с площадью и т. д.). Единицы физических величин регламентируются Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ). В настоящее время рекомендуется применять во всех областях науки, техники и производства международную систему единиц СИ (система интернациональная).

Для контроля изготовления деталей, сборки и ремонта механизмов и машин используют различные измерительные средства – инструменты и приборы. К измерительным средствам относятся штангенинструменты, микрометры, калибры, лекальные линейки, поверочные плиты и т. п.

Если при измерении мы пользуемся некоторым прибором, имеющим определенный класс точности. Естественно, что класс точности измерительного прибора должен быть выше процедурной точности. Таким образом, измерительный процесс с помощью измерительных приборов создает измерительное поле, нижняя метрологическая грань которого определяется техническими условиями на процесс измерения, а верхняя – классом точности используемого прибора.

Недостатки в метрологическом обеспечении могут приводить к много миллиардным убыткам. Например, в горном деле существует норматив точности производства маркшейдерских работ в 5 %. И на основании маркшейдерских измерений судят об объемах добычи. Но при любой поверке этих измерений реальные объемы всегда оказываются заниженными именно на эти 5 %. Фактически, это означает, что все маркшейдерские работы реально осуществляются со значительно большей точностью, а 5 % накидывают сверх измеренного в качестве "премии". Можно представить, какие суммы выплачены в счет этих маркшейдерских "премий".

Измерение без указания его точности бессмысленно, любое нецелое число есть результат измерения либо получено из измерения, либо служит для измерения. Другими словами все нецелые числа есть числа метрологические, а вовсе не действительные.

Важнейшей задачей метрологии является повышение метрологической культуры общества. Но для этого необходимо создать простую систему метрологического описания.

Причем именно простую для пользователя, а вовсе не обязательно простую саму по себе и она должна быть универсальной.

XXI в. – век информатики и век измерений. Метрология стала сферой не только производственной, но и массовой, бытовой, публичной деятельности. И перед нею стоит задача повышения общей метрологической культуры общества. Россия может стать ведущей страной на этом общемировом пути.

1. Владимир Юровицкий. Метрология для всех. Концепция развития метрологии в XXI в. metrologie.ru›metrology-theory-12.htm.

2. http://www.metrob.ru/HTML/Stati/urovickiy.html.

СТАНДАРТЫ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Васильев И. С. (МГТУ, Эп-301, ПТИ) Кумова Ж. В. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) "Легкость пользования – это не роскошь или украшение, это важный фактор, который нужно учитывать при разработке новых мобильных устройств", – считает Кристиан Лидхольм, директор группы компаний Nokia.

Успех сотовой связи во многом будет зависеть от разработки мобильных телефонов, которые сделают возможным использование мультимедийных средств, интерактивных приложений и программных пакетов, оперирующих большими объемами информации.

Сеть новых поколений мобильной связи больше ориентирована на работу с данными, чем на голосовую связь, поэтому в сотовые телефоны придется встраивать некоторые дополнительные элементы, например, высококачественный экран с хорошим разрешением для просмотра небольших видеосюжетов. И, конечно, совершенно необходимой деталью будет компактный и дружественный интерфейс.

WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access, стандартизированная институтом IEEE технология широкополосной беспроводной связи, дополняющая линии DSL и кабельные технологии в качестве альтернативного решения проблемы "последней мили" на больших расстояниях. Технологию WiMAX можно использовать для реализации широкополосных соединений "последней мили", развертывания точек беспроводного доступа, организации высокоскоростной связи между филиалами компаний и решения других подобных задач.

Предварительная версия технологии WiMAX обеспечивала функциональность с помощью оборудования, которое не было подвергнуто стандартизированному тестированию на предмет совместимости с технологией WiMAX.

Нынешний WiMAX в версии IEEE 802.16-2004 – стандарт беспроводной связи, который обеспечивает широкополосную связь на площади радиусом более 30 км с пропускной способностью, сравнимой с кабельными соединениями – до 10 Мбит/c и более. Технология WiMAX позволяет работать в любых условиях, в том числе в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и скорость передачи данных.

Оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц в пределах диапазона 2 ГГц – 11 ГГц. Специфическое распределение частотных диапазонов разных стран диктует необходимость возможности работы WiMAX в разных участках. Столь широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира.

Первая фаза внедрения технологии WiMAX подразумевает непосредственно внедрение и широкое распространение стандарта IEEE 802.16-2004, заменившего собой ранние версии IEEE 802.16a и 802.16d, при котором используются внешние антенны по типу "сотовой тарелочки".

Вторая фаза включает использование внутренних антенн, упрощенное и более гибкое использование технологии WiMAX для обеспечения доступа.

Третья фаза обещает широкое внедрение спецификаций IEEE 802.16e, что означает возможность работы решений с пометкой WiMAX-Certified даже в составе портативных устройств, перемещающихся по определенной "зоне покрытия" сети, по образу и подобию современных сотовых и Wi-Fi сетей.

Архитектура сетей WiMAX, в идеале напоминающая соты (только с более крупной "ячейкой"), подразумевает размещение антенно-фидерных устройств на высоких зданиях, сооружениях и мачтах. Неудивительно, что развертыванием сетей WiMAX в первую очередь заинтересовались провайдеры сотовой связи: как бы ни была сильна конкуренция между WiMAX и сетями 3G/4G, установить и обслуживать несколько типов оборудования на одной мачте дешевле, нежели на нескольких. А уж потребитель сам определится с предпочтениями выбора той или иной сети.

1. Российский информационно-образовательный портал Veni Vidi Vici. [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.vevivi.ru.

2. Широкополосной доступ WiMAX (IEEE 802.16). www.connect.ru.

3. IEEE 802.16-2004. Recommended Practice for Local and metropolitan area networks.

Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access Systems 2004. – page 169.

ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКАМ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Краснова К. В. (МГТУ, Эп-301, ПТИ) Кумова Ж. В. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) К числу основных задач метрологической аттестации относят установление номенклатуры метрологических характеристик средств измерений, подлежащих контролю при поверке, проверку обеспеченности средств измерений методиками и средствами поверки, апробирование документа на методику поверки, в соответствии с которой будет осуществляться периодическая поверка нестандартизованных средств измерений, и установление межповерочного интервала.

В этой связи на метрологическую аттестацию представляют проект документа на методику поверки, разработанный в установленном соответствующим министерством (ведомством) порядке в соответствии с требованиями ГОСТ 8.042–83, который должен быть утвержден организацией, проводящей аттестацию.

При наличии действующего документа на методику поверки, распространяющегося на аналогичные средства измерений, организация, проводящая метрологическую аттестацию, может разрешить его использование при периодической поверке. Следует учитывать, что в последнее время среди действующих документов на методику поверки все больший удельный вес имеют методические документы метрологических институтов Госстандарта рекомендательного характера. После того как организация, проводящая аттестацию, примет решение о проведении периодической поверки аттестованных средств измерений по такому методическому документу, он становится обязательным.

ГОСТ 8.042–83 устанавливает четкие правила построения, содержания и изложения документов по поверке.

Постоянное увеличение измерительного парка всех отраслей народного хозяйства требует отвлечения больших трудовых и финансовых средств. В связи с этим весьма актуальной становится задача минимизации объемов поверки. Отметим, что под объемом поверки подразумевается совокупное число основных поверочных операций (без подготовительных), в результате выполнения которых можно сделать вывод о пригодности средства измерений. В свою очередь под пригодностью средства измерений к применению понимается способность средства измерений измерять с требуемой точностью в реальных условиях эксплуатации, погрешность средств измерений в реальных условиях применения определяется всем комплексом нормированных метрологических характеристик для данного средства измерений. Средство измерений только тогда признается пригодным, когда весь комплекс его метрологических характеристик удовлетворяет предъявленным к ним требованиям. Это положение является основным ограничением при минимизации объемов поверки.

Объем поверки зависит от количества контролируемых метрологических характеристик и количества поверяемых точек по диапазону измерений, а также от числа измерений в каждой поверяемой точке.

Количество поверяемых точек определяется характером изменения контролируемой метрологической характеристики. Например, если изменение линейное, то количество поверяемых точек может быть установлено минимальным, равным 2. Допустимое число измерений в каждой поверяемой точке диапазона измерений средства измерений определяется только возможным разбросом случайной составляющей погрешности прибора.

Так как характер изменения метрологических характеристик средств измерений, их стабильность в реальных условиях применения, уровень случайной составляющей погрешности зависит, в основном, от конструктивных решений разработчика и качества изготовления средств измерений, представляется необходимым:

1. Устанавливать комплекс нормированных метрологических характеристик средства измерений, которые должны контролироваться при периодической поверке.

2. Внедрять только такие проектные решения, которые обеспечивали бы вид изменения метрологических характеристик, позволяющий выбирать минимально допустимое количество поверяемых точек.

3. Внедрять технологические процессы, позволяющие получить стабильные во времени метрологические характеристики средств измерений.

4. При разработке методик поверки устанавливать требования, обеспечивающие выбор минимально допустимого количества поверяемых точек и минимально допустимого числа измерений в каждой поверяемой точке данного средства измерений, а также определять возможность проведения поверки по сокращенной программе с обеспечением достоверности результатов поверки.

Ключ к кардинальному решению задачи уменьшения объемов поверки находится в руках разработчиков и изготовителей средств измерений. Однако при использовании любого из способов уменьшения объемов поверки всегда должна гарантироваться установленная достоверность ее результатов.

При разработке методик поверки следует определять ее допускаемую погрешность.

Задача оптимизации межповерочных интервалов формируется как минимизация затрат на поверку средств измерений при максимально допустимой вероятности выхода значений контролируемых метрологических характеристик за пределы допуска. Множество факторов, влияющих на выборы частоты поверки, и неоднозначность подходов к удовлетворению требований двух противоположных критериев задачи оптимизации обусловливают сложность ее решения, особенно для нестандартизованных средств измерений, т. е. ограниченное число образцов можно подвергнуть экспериментальным исследованиям, а также ограниченной возможностью проведения длительных экспериментов единичных экземпляров, исходя из экономических соображений.

1. МИ 187-86. Достоверность и требования к методикам поверки средств измерений. Взамен МИ 187-79; введ. – 1987-07-01. – М. : Изд-во стандартов. – 6 с.

2. Яковлев, Ю. Н. Проблемы калибровки измерительных каналов / Ю. Н. Яковлев // Главный метролог. – 2010. – № 2. – 28 с.

Секция: "Материаловедение и технология конструктивных материалов"

МЕТОД ВНЕШНЕГО ОСМОТРА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Царева В. А. (МГТУ, Тб-211, ПТИ) Орешкина В. М. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) В данной работе было изучено понятие метода внешнего осмотра и способы его применения. Метод внешнего осмотра – это метод исследования поверхности образца или излома невооруженным взглядом или с помощью лупы. В современном мире существует различные методы изучения металлов и сплавов, но метод внешнего осмотра является наиболее выгодным, быстрым и вполне информативным, а с точки зрения экономики выгодным. Внешний осмотр характеризует особенности строения металлов и сплавов, а так же позволяет выбрать участки, которые требуют более тщательного микроскопического исследования.

С помощью метода внешнего осмотра можно определить:

строение металла или сплава (зернистое, дендритное);

наличие газовых пузырьков и раковин, пустот, трещин, флокенов, зон кристаллизации и усадочной рыхлости и др.;

химическую неоднородность сплава (ликвацию);

неоднородность строения металла после обработки давлением: полосчатость, волокнистоть, фигуры течения металла;

неоднородность, созданную термической и химико-термической обработкой.

Существуют различные способы применения макроанализа. Они выбираются в зависимости от состава сплава и задачи исследования:

1. Для выявления дефектов литья, нарушающих сплошность металла, применяют реактивы глубокого или поверхностного травления.

2. Для определения химической неоднородности серы в металле используют способ Баумана и фосфора, используя реактив Гейна.

3. Для определения неоднородности строения, созданной обработкой давлением, применяют травление специальным реактивом (85 г CuCl2 и 53 г NH4Cl на 1 000 мл воды).

4. Для определения неоднородности структуры, созданной термической и химикотермической обработкой, образец ломают и травят в растворе соляной кислоты.

5. Методы дефектации материалов (ультразвуковой, фрактография, электрический, магнитный анализ и др.).

6. Для определения качества сварных швов (контроль аммиаком, керосином, воздушным давлением, вакуумом и др.).

В результате проведенной работы было установлено, что метод внешнего осмотра является достаточно эффективным, простым в применении и дает представление об общем строении металла или сплава.

1. Лахтин, Ю. М. Материаловедение : учебник для высших учебных заведений. – 5-е изд., стереотипное / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : ООО "Издательский дом Альянс", 2009. – 528 с. : ил.

2. Маринин, А. А. Лабораторный практикум по материаловедению и ТКМ : учеб.

пособие / А. А. Маринин. – Мурманск : Изд-во МГТУ, 2006. – 260 с. : ил.

МЕТОД МИКРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Трущенко А. В. (МГТУ, РЭНко-211, Колледж) Орешкина В. М. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Изучение метода микроскопического анализа является актуальным на сегодняшний день, так как данный метод применяется во всех сферах человеческой жизнедеятельности.

Метод микроскопического анализа – метод изучения строения металлов и сплавов с помощью металлографического микроскопа при увеличении в 50–1 500 раз.

Микроанализ позволяет установить величину и форму зерен; количество, размеры и взаимное расположение отдельных фаз; обнаружить мельчайшие пороки металла.

С помощью микроанализа можно определить структуру сплава не только в равновесном, но и в неравновесном состояниях, что в ряде случаев позволяет установить предшествующую обработку сплава.

Для проведения микроанализа необходимо подготовить микрошлиф – образец металла или сплава, поверхность которого подготовлена для микроанализа.

Для выявления структуры поверхность образца необходимо: шлифовать, полировать, очистить, произвести химическое травление с помощью специальных реактивов.

Шлифование – механическая или ручная обработка поверхности материала для достижения наименьшей шероховатости допустимой в соответствии с ГОСТ 2789-73.

Для обработки твердых и хрупких материалов в заданный размер используется механическое шлифование с помощью специального оборудования. Ручное шлифование используется для обработки материалов вручную:

шлифование производят последовательно наждачной бумагой различного сорта, сначала с более крупным зерном абразива (2, 1, 0, 00, 000, 0000), а затем с более мелким (60 м, 120 м);

направление движения образца по наждачной бумаге или положение образца относительно направления круга при смене сорта бумаги изменяют на 90° для лучшего удаления гребешков и рисок, созданных предыдущим шлифованием.

Полирование – с помощью полирования производят удаление оставшихся после шлифования мелких рисок:

полирование производят на вращающемся круге с натянутым сукном. Сукно смачивают водой, содержащей тонкий порошок окиси алюминия / хрома;

полирование стали и чугуна производится 3–5 мин. Более длительное полирование может вызвать выкрашивание структурных составляющих;

полирование считается законченным, если удалены все риски и шлиф имеет зеркальную поверхность. После полирования шлиф промывают водой, затем спиртом и сушат промоканием о фильтрованную бумагу.

Травление – химическая обработка шлифованного, полированного и очищенного образца растворами кислот, щелочей, солей для выявления структуры материала:

микрошлиф погружают полированной поверхностью в реактив и через некоторое время (продолжительность травления зависит от состава изучаемого сплава) вынимают;

выбор реактива зависит от материала;

таблица реактивов материалов.

Рис. 1. Микроструктура стального образца после травления:

а) марки Ст3, увеличение х100; б) Сталь 45, увеличение х На основании изученного, был применен метод микроскопического анализа для изучения микроструктуры материалов металлического происхождения марок: Ст3, Сталь (см. рис. 1).

1. Маринин, А. А. Материаловедение: Лабораторный и практический практикум / А. А. Маринин. – Мурманск : МГАРФ, 1993. – 106 с.

2. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов : учебник для вузов / Г. П. Фетисов [и др.] ; под ред. Г. П. Фетисова. – М. : Высш. шк., 2000. – 638 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОСТИ СТАЛИ

Медведев П. А., Соловьев И. А. (МГТУ, М-121, МА) Ващенко И. П. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Изучение вида изломов образцов, испытанных на ударный изгиб, для многих металлов можно рекомендовать для определения критической температуры хрупкости и сравнительной оценки качества материала по сопротивлению хрупкому разрушению.

Фрактографический метод определения критической температуры хрупкости (КТХ) металлических материалов основан на измерении доли вязкой составляющей в изломе в серии образцов, подвергнутых испытаниям на ударный изгиб при различных температурах.

Получаемое при этих испытаниях значение Т50 является основной характеристикой КТХ.

Абсолютное значение КТХ зависит от методики испытания, поэтому сравнение материалов по КТХ возможно только при условии ее определения по одинаковой методике на одинаковых образцах.

За КТХ принимают температуру, при которой отчетливо наблюдается смена механизма разрушения. Изменение характера разрушения происходит в некотором температурном интервале, который характеризуется двумя температурами: Тв – верхняя температура хрупкости, выше которой излом полностью (95 %) вязкий и Тн – нижняя критическая температура хрупкости, ниже которой излом полностью (95 %) хрупкий (рис. 1).

Вязкой составляющей в изломе называют участки развития трещины, характеризующиеся при визуальном определении и под световым микроскопом матовым волокнистым строением, а при электронно-микроскопическом – ямочным внутренним или ямочным межзеренным рельефом.

Хрупкой составляющей в изломе называют участки развития трещины, характеризующиеся при визуальном определении и под световым микроскопом блестящим кристаллическим строением, а при электронно-микроскопическом имеющие вид фасеток скола, часто с ручьистым узором, или гладких фасеток межзеренного разрушения. Доля вязкой составляющей обозначается буквой В, а доля хрупкой составляющей буквами ХР. В = 100 – ХР, где В и ХР измеряются в процентах. КТХ по данной методике определяют на образцах типа 1, 11 и 15 по ГОСТ 9454-78, из них предпочтительным является образец типа 11.

Определение КТХ по доле вязкой составляющей основано на измерении площади хрупкой составляющей Фхр. В определяется как отношение разности исходной площади поперечного сечения образца под надрезом и площади хрупкой составляющей к исходной площади поперечного сечения под надрезом:

Для ускорения и удобства измерений рекомендуется определять В методом сопоставления со шкалой (рис. 1).

Рис. 1. Шкала изломов с различной долей вязкой составляющей В зависимости от используемых инструментальных средств, размера и формы зоны хрупкого разрушения измерения В осуществляется с абсолютной погрешностью ± (5–10) %.

После определения доли вязкой составляющей при каждой температуре испытания, по средним значениям вязкой составляющей строят кривую температурной зависимости в координатах В – Т и на полученном графике находят температуру, при которой в изломе наблюдается 50 % вязкой составляющей (рис. 1). Ошибка в определении КТХ зависит от погрешности измерении В и ширины интервала перехода от вязкого разрушения к хрупкому и составляет от ±5 до ±10 С.

Для реальных материалов очень важно знать Т50, она должна быть ниже температуры эксплуатации изделий. Отсюда, температурный запас вязкости Тз.в = Тэкспл – Т50.

Для надежной работы изделий нужно, чтобы Тз.в был 40 С. Запас вязкости материала определяется KCU и Т50.

1. Технология металлов и материаловедение : учебник для вузов и техникумов / Под ред. Л. Ф. Усовой. – Производственное издание. – М. : Металлургия, 1987. – С. 137–143.

ТВЕРДОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Нечаев С. А., Кочетов Ю. А. (МГТУ, СЭГко-211, Колледж) Орешкина В. М. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Твердость – сопротивление твердого тела при местных контактных силовых воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое.

Имеется несколько различных способов определения твердости и численная величина ее зависит от метода измерения.

Твердость по Бринеллю (HB) определяется путем вдавливания в материал стального закаленного шарика диаметром 10,5 мм (иногда 5 или 2,5 мм) при действии нагрузки в течение 15–30 сек. Для черных металлов нагрузка принимается одна, для цветных металлов и мягких материалов – другая. По величине диаметра отпечатка определяется численное значение твердости как частное от деления нагрузки на площадь поверхности отпечатка, причем радиус поверхности условно принимается равным радиусу шарика:

Твердость по Бринеллю зависит от нагрузки, что создает трудности при сравнении величин, полученных в разных условиях.

Твердость по Роквеллу (HRB) определяется также путем вдавливания шарика с необходимым диаметром, но нагружение осуществляется в две стадии. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем основная, чаще всего равная 90 кг или 120 кг.

После выдержки в несколько секунд основная нагрузка снимается и определяется разность глубин, на которую проник шарик при приложении и последующем снятии основной нагрузки. Величина твердости выражается в условных единицах.

В другом способе определения твердости по Роквеллу (HRC) В материал вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° (иногда 90°) и радиусом закругления в вершине конуса 0,2 мм при действии суммарной нагрузки 150 кг.

Но более удачным следует считать способ определения твердости по отпечатку от вдавливания в плоскую шлифованную поверхность материала алмазной четырехгранной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями (способ Виккерса).

Этот способ позволяет замерять твердость в макро- и микрообъемах, что особенно удобно при измерении твердости тел после поверхностной обработки. Метод дает постоянные значения твердости в очень широком диапазоне изменения нагрузки, позволяет замерять твердость всех известных материалов и сравнительно просто переходить к другим единицам твердость по Виккерсу (НV).

По своей физической природе твердость в зависимости от способа испытания характеризует упруго-пластические или прочностные свойства материала, которые отличаются от обычных показателей пластичности и прочности только методом их измерения (это обстоятельство иногда кладется в основу классификации методов измерения твердости; классификация не охватывает способы измерения твердости по высоте отскока шарика, на маятниковом копре и др.). Поэтому между величинами твердости и величинами прочности и пластичности, полученными при обычных испытаниях, существует взаимосвязь, которую можно выразить в некоторых случаях довольно просто.

Приведенные способы имеют тот недостаток, что при помощи их можно определить твердость лишь в лабораторных условиях на образцах сравнительно небольших размеров.

Однако часто необходимо знать твердость в др. условиях. Для этой цели можно пользоваться склероскопом Шора. Твердость по Шору определяется при падении с определенной высоты бойка на образец и измеряется в условных единицах по высоте отскока бойка.

Твердость измеряется количеством работы, совершенной при ударе. Твердость идеально упругого тела максимальна. Сравнивать твердость материалов, имеющих различные модули упругости, нельзя, так как величина совершенной работы зависит от модуля упругости материала. Поэтому прибор снабжается специальными тарировочными эталонами и дает удовлетворительные показания при сравнении одинаковых материалов в разных состояниях. Данный способ определения не всегда точен, однако широко распространен благодаря своей простоте и сравнительно устойчивой зависимости между высотой отскока и твердость по Бринеллю.

Твердость по царапанию характеризует сопротивление разрушению и определяется путем царапания поверхности материала алмазным конусом с углом при вершине 90°, при определенной нагрузке. Характеристикой твердости обычно является величина, обратная ширине царапины, полученной при данной нагрузке. Так как царапины часто имеют нерезкие края, замер ширины необходимо производить на возможно большем числе царапин. При царапании происходит разрушение материала путем среза в поверхностном слое, что дает возможность установить закономерности между шириной царапины и сопротивлением срезу, сопротивлением разрушению при разрыве, усилием резания при механической обработке. Для определения твердости по царапанию имеются специальные приборы.

В некоторых случаях оказывается необходимым определение твердости по способности материалов шлифоваться, резаться, сверлиться в определенных условиях. Замер Т.

при высоких температурах обычными методами приводит к значительным погрешностям из-за большой теплоотдачи, разогрева индентора, окисления поверхности. Поэтому такие испытания проводят на специальных установках. В этом случае надежные результаты дают испытания на маятниковом копре.

1. Гогоберидзе, Д. Б. Твердость и методы ее измерения. – 2-е изд. / Д. Б. Гогоберидзе. – М. : Машгиз, 1952. – 318 с.

2. Фридман, Я. Б. Механические свойства металлов. – 2-е изд. / Я. Б. Фридман. – М. : Оборонгиз, 1952. – 200 с.

ТВЕРДОСТЬ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Крючков А. С. (МГТУ, ЭТМ(б)-121, ПТИ) Орешкина В. М. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) В современном промышленном производстве широко используются металлы и сплавы для производства тех или иных готовых изделий. Производитель тщательно отбирает материал, свойства, качество и характеристики которого будут строго отвечать требованиям стандартов.

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость, так как испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др.

В ходе работы, раскрывается понятие твердости, рассматривается зависимость твердости от других характеристик и основные методы определения твердости.

Были рассмотрены четыре метода определения твердости. Они подразделяются на рассчитываемые и определяемые.

К рассчитываемым методам относятся: метод определения твердости по Бринеллю и метод определения твердости по Виккерсу.

При испытании на твердость, как по методу Бринелля (см. рис. 1), так и по методу Виккерса, вдавливается наконечник (индентор) в испытуемый образец, затем измеряется площадь отпечатка, после чего значение твердости рассчитывается по формуле. Различие этих двух методов в том, что при определении твердости по методу Бринелля используется индентор со стальным шариком, а при определении твердости по Виккесу – индентор с четырехугольной алмазной пирамидой.

К определяемым методам определения твердости относятся: метод определения твердости по Роквеллу и прибором Польди.

Определение твердости по методу Роквелла (см. рис. 2) проводится вдавливанием индентора, измеряется глубина отпечатка и по формуле определяется твердость. В методе определения твердости по Роквеллу использовалось два индентора с наконечниками: стальной шарик и алмазный конус.

Прибором измерения твердости по методу Польди (рис. 3) динамически вдавливается индентор с стальным шариком в образец. После чего оставленный отпечаток от индентора сравнивается с отпечатком на эталоне (также могут сравниваться диаметры отпечатков).

Рис. 1. Прибор измерения твердости Рис. 2. Прибор измерения твердости Рис. 3. Прибор измерения твердости по методу Польди Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом их преимуществ перед другими видами испытаний: простота измерений, которые не требуют специального образца и могут быть выполнены непосредственно на проверяемых деталях;

высокая производительность; измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения детали, и после измерения ее можно использовать по своему назначению; возможность ориентировочно оценить по твердости другие характеристики металла, в первую очередь предел прочности.

1. Бородицкий, Н. П. Электротехнические материалы / Н. П. Бородицкий. – Л. :

Энергоатомиздат, 1985.

2. Проводниковые материалы / Под ред. Л. Ш. Казарновского. – М. : Энергия, 1970.

3. Методические разработки к курсам "Конструкционные Материалы" и "Материаловедение" / Под ред. А. А. Клыпина. – М. : Изд-во МАИ, 1993.

4. Учебное пособие к лабораторным работам по металловедению / Под ред. О. Х. Фаткуллина. – М. : Изд-во МАИ.

Секция: "Промышленное и гражданское строительство"

ЭФФЕКТИВНОЕ КОТТЕДЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Кюршина Н. А., Романова А. А. (МГТУ, ПГС-581, ПТИ) Мухина С. М. (МГТУ, кафедра промышленного и гражданского строительства) По данным многочисленных соцопросов, большинство россиян хотели бы жить "ближе к земле" – в таунхаусах, коттеджах или в зонах малоэтажной застройки. Менталитет российских граждан постепенно приближается к европейским стандартам понимания комфорта жизни.

У малоэтажной застройки очевиден ряд преимуществ по сравнению со строительством высотных объектов:

при возведении зданий с небольшим количеством этажей не требуется больших затрат на сооружение мощного фундамента и на подготовительные земляные работы, что снижает стоимость жилья;

позволяет возвести жилье в небольшие сроки;

более благоприятная экологическая обстановка, так как строительство малоэтажных жилых зон предполагается на окраинах крупных городов или в небольшом отдалении от них, поближе к природе;

жилые здания возводятся в соответствии с единой архитектурной концепцией, при этом подразумевается наличие развитой инфраструктуры;

социально-психологический комфорт.

В работе представлен индивидуально разработанный проект одноэтажного коттеджа с подвалом и мансардой. Проект по своему объемно-планировочному, архитектурному решению и экономическим показателям удовлетворяет требованиям большинства людей со средним уровнем дохода, рассчитывающих получить за приемлемую стоимость доступное жилье, при этом выгодно отличающееся от зданий массового типа возведения своим внешним видом, удобством и практичностью в эксплуатации.

Цели и задачи, поставленные при выполнении данного проекта:

развитие и применение творческого мышления;

развитие навыка эффективного использования полученных при обучении знаний;

разработка объемно-планировочного, конструктивного, архитектурно-художественного решений, отвечающих требованиям нормативной документации.

Проект рассчитан на удовлетворение потребности в жилых помещениях нестандартных домохозяйств (многодетных семей, состоящих из представителей нескольких поколений; молодых семей, неполных семей; семей, в которых проживают пенсионеры).

К преимуществам проживания в частном доме относятся большее число комнат и помещений, возможность частого пребывания на природе и свежем воздухе, нахождение детей под присмотром при прогулке во дворе, уменьшение платы за коммунальные услуги, отсутствие шума от соседей.

Коттедж предназначен для комфортного проживания в нем семьи, состоящей из 5– человек. Современные дома могут быть оснащены всем необходимым: автономной системой отопления, водопроводом, различными энерговырабатывающими и энергосберегающими устройствами и т. д., строятся они обычно в районах с развитой инфраструктурой.

1. Системы энергообеспечения, используемые в здании и на участке 1.1. Ветрогенераторы малой мощности Индивидуальные ветроустановки малой мощности способны обеспечить автономного потребителя необходимым количеством электроэнергии.

Мощность не превышает 5–10 кВт.

Средний диапазон скоростей ветра для выдачи мощности – 5–7 м/с.

Срок службы устанавливаемых ветроустановок – от 20 до 30 лет.

ВЭУ выбирается на основе энергопотребления в расчетном периоде и среднегодовой скорости ветра в районе сооружения ВЭУ с учетом потерь в кабеле, инверторе и аккумуляторных батарей.

Преимущества ветроустановок:

простота в обслуживании;

экономичность (окупаемость – 4 года при сроке службы от 20 лет);

экологичность;

не требуют существенных площадей для установки (возможно сооружение на крыше);

автономность работы;

малая шумность или полная бесшумность работы;

значительный срок службы.

1.2. Тепловые насосы Тепловой насос – устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.

Преимущества:

экономичность: 1 кВт·ч = 0,2–0,35 кВт·ч электроэнергии. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности.

Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования;

возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэнкойлы или системы "холодный потолок";

надежность: работой системы управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции;

компактность (модуль теплонасоса по размерам не превышает обычный холодильник), бесшумность.

1. Езерский, В. А. Малоэтажные жилые дома из мелкоразмерных элементов : метод. указания для студентов / В. А. Езерский. – Тамбов : ТГТУ, 1997. – 20 с.

2. Дыховичный, Ю. А. Архитектурные конструкции. Кн. 1. Архитектурные конструкции малоэтажных жилых зданий : учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. / Ю. А. Дыховичный, З. А. Казбек-Казиев, А. Б. Марцинчик. – М. : "Архитектура-С", 2006. – 248 с.

3. Шерешевский, И. А. Конструирование гражданских зданий / И. А. Шерешевский. – М. : "Архитектура-С", 2005. – 174 с.

ОСОБЕННОСТИ ТИПОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Чернозуб Ю. Г., Некрасов Н. С. (МГТУ, ПГС-581, ПТИ) Котов А. А. (МГТУ, кафедра промышленного и гражданского строительства) В советское время типовыми проектами назывались утвержденные Госстроем разработки с массой конкретных подробностей: должны были быть учтены климатические и бытовые особенности данной местности, национальные художественные традиции, а также возможность использования местных материалов. Однако главным содержанием этого понятия было все же то, что типовые дома были предназначены для индустриальной реализации, т. е. через систему домостроительных комбинатов. В целях обеспечения комплексной застройки микрорайонов типовые проекты жилых домов разрабатывались сериями, включающими различные типы домов по назначению, этажности и размерам в плане.

В настоящее время понятие "типовой проект" приобретает несколько иной смысл.

Типовыми все больше называют проекты, предназначенные для многократного, но все же не многосерийного использования, для которых ДСК не обязательны. Типовой проект должен быть прост в реализации в отношении планировочных и архитектурноконструктивных решений, удобен для жилья, а также в наибольшей степени удовлетворять требованиям экономичности в строительстве.

Раньше основным направлением развития массового жилищного строительства являлось сборное панельное домостроение. Приходилось возводить домостроительные комбинаты для комплектного изготовления элементов (конструкций, деталей) полносборных зданий, их транспортирование на строительную площадку, монтаж и послемонтажные работы со сдачей готовых зданий в эксплуатацию. На стройплощадку доставлялись уже готовые детали сооружения, которые строителям оставалось лишь смонтировать. Недостатком же такого способа производства является невозможность выпуска широкого ассортимента конструкций. Фактически на заводах ЖБИ изготавливались только конструкции, предназначенные для массового применения. В свете этого обстоятельства, широкое внедрение технологии сборного железобетона привело к появлению большого количества однотипных зданий, что, в свою очередь, привело к деградации архитектуры жилых районов. Такое явление наблюдалось в СССР в период массового строительства.

В настоящий момент одна из наиболее перспективных технологий возведения зданий, в том числе жилых – монолитное строительство. Благодаря ряду неоспоримых преимуществ, квартиры в монолитных домах быстро завоевали доверие рынка и потребителей.

В качестве альтернативного типового дома предлагается возведение монолитного здания с несущим железобетонным каркасом, с наружными ненесущими стенами, выполненными из другого материала, обладающего лучшими, чем у тяжелого бетона, теплоизолирующими свойствами.

Одни из главных преимуществ такого здания – это прочность и долговечность: срок эксплуатации монолита составляет более 150 лет.

Помимо этого, при проектировании архитекторы не ограничены размерами типовых строительных модулей, поэтому квартиры в монолитных домах могут иметь самые различные размеры, высоту потолков. Отсутствие привязки к стандартным модулям позволяет увеличить и ширину зданий, что ведет к снижению затрат тепла на обогрев строения примерно на 20–30 %. А благодаря тому, что пространственная схема здания является каркасной, внутреннюю планировку при необходимости можно изменить, в данном случае планировка квартиры ограничена только лишь финансовыми возможностями владельцев.

Используя технологию монолитного возведения, перекрытия можно получить заметно тоньше, чем сборные железобетонные плиты, выпускающиеся определенных типоразмеров, т. е. с фиксированной длиной и шириной. Общий вес монолитного здания снижается. Затраты материала на изготовление фундамента уменьшаются, и как следствие, общая стоимость строительства становится значительно ниже.

Строительство зданий по монолитной технологии существенно упрощает еще и тот факт, что в данном случае практически весь производственный цикл происходит непосредственно на стройплощадке. Нет необходимости сначала изготавливать конструктивные элементы на заводе. Элементы каркаса выполняются из бетонной смеси непосредственно на месте с помощью опалубок, которые и в дальнейшем можно будет использовать при возведении здания.

Наряду с этим, нужно упомянуть такое качество, как повышенная безопасность монолита, который наиболее сейсмоустойчив, а также более устойчив к влиянию негативных техногенных факторов. В монолитном доме перекрытия получается сплошными, без единого шва.

При создании фасадов монолитных домов архитекторы и строители обладают большой свободой выбора форм и материалов. К примеру, наружные стены, возведенные из керамических поризованных крупноформатных блоков, обладают улучшенной теплоизоляцией.

Снаружи их облицовывают кирпичом, что придает поверхности стен дополнительную защиту от внешних факторов.

Помимо перечисленных качеств, обусловленных конструктивными особенностями монолита, в сегодняшних новостройках используются также современные теплоизоляционные материалы, это позволяет улучшить режим эксплуатации дома в зимнее время, снизить массу и объем ограждающих конструкций. В итоге счастливый владелец квартиры в монолитном доме получает более комфортабельное жилье, которое, к тому же, требует меньше энергии на обогрев в холодное время года.

1. Емельянов, В. М. Дом : практ. рекомендации по строительству и покупке собственного жилья / В. М. Емельянов. – М. : Бук-пресс, 2006. – 736 с.

2. Кучеренко, В. А. Энциклопедия современной техники. Строительство / В. А. Кучеренко. – М.: Советская энциклопедия, 1964.

3. Гирский, В. А. Заводское производство крупнопанельных домов. (Заводы и домостроительные комбинаты) / А. Д. Голубев, А. С. Штейнберг. – М., 1967.

Секция: "Технология производства продукции общественного питания"

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЦЕПТУР

И РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА РЫБНЫХ РУБЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ

С ДОБАВЛЕНИЕМ МУКИ АМАРАНТА

Грибова О. М. (МГТУ, ОП-581, ФПТиБ) Бражная И. Э. (МГТУ, кафедра технологий пищевых производств) Работа посвящена разработке технологии и научному обоснованию рецептур и режимов производства рыбных рубленых изделий с добавлением муки амаранта. Мука амаранта – новый для нашей страны продукт, отличается сбалансированностью аминокислотного состава, повышенным содержанием витаминов, минеральных солей.

Цель работы – разработать научно обоснованную рецептуру т технологию производства изделий данного вида. Исходя из поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

– изучить ассортимент готовых замороженных блюд в торговых сетях города Мурманска;

– изучить влияния амарантовой муки на реологические и органолептические свойства полуфабриката и готового продукта.

Усилие проникновения определялось на приборе "ФудЧекер" Р-1180 РАТ (Yokogawa, Япония). Этот показатель объективно характеризует формуемость полуфабриката. В ходе работы был также изучен ассортимент готовых замороженных блюд в торговых сетях города Мурманска. Определено, что наиболее распространенными являются блюда из мяса, птицы и овощей. Однако, на готовые блюда из рыбы и нерыбного водного сырья приходится всего 2 %, что свидетельствует об узком ассортименте продукции данного вида.

В ходе исследования был проведен двухфакторный эксперимент, в котором варьируемыми факторами являлись количество муки (Х1) и продолжительность ее пассерования (Х2).

Функцией отклика являлась обобщенный показатель, который включал усилие проникновения (Y1) и органолептическую оценку (Y2). В ходе реализации плана двухфакторного эксперимента было получено уравнение регрессии На рис. 1 представлена зависимость обобщенной численной характеристики качества котлет "Полярные" от варьируемых факторов. Анализ поверхности отклика функции позволяет рекомендовать 6,8 % амарантовой муки к массе нетто фарша, а пассеровать ее необходимо 6 мин. При оценке качества котлет, приготовленных по оптимальному режиму, дегустаторами было отмечено, что котлеты имели более выраженный рыбный вкус и аромат, приятный цвет, нежную консистенцию. В ходе работы проводили санитарноэпидемиологическое обоснование сроков годности продукции на основании микробиологических исследований образцов продукции. При температуре хранения продукции от минус 2 С до плюс 2 С на пятые сутки КМАФАнМ превышает допустимую норму.

По всем остальным микробиологическим показателям данные образцы удовлетворяли требованиям нормативной документации.

Рис. 1. Зависимость обобщенной численной характеристики качества котлет Основные результаты работы:

1. Разработана технологическая схема рыбных котлет "Полярные" с добавлением амарантовой муки.

2. Изучено влияние амарантовой муки на органолептические и реологические свойства продукта, получено уравнение регрессии, адекватно описывающее влияние технологических параметров на качество готового продукта, разработана научно-обоснованная рецептура.

3. Установлены ориентировочные сроки годности готовой продукции котлеты "Полярные".

ПИТАНИЕ БУДУЩЕГО:

ВРЕД ИЛИ ПОЛЬЗА ГМО-ПРОДУКТОВ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

Слепухина М. М. (2 курс, Оленегорский горно-промышленный колледж) Гурова Е. П. (Оленегорский горно-промышленный колледж) Генетически модифицированный организм (ГМО) – живой организм, генотип которого был искусственно изменен при помощи методов генной инженерии. Такие изменения производятся в научных или хозяйственных целях.

Генетически модифицированные продукты – это продукты, полученные с использованием генетически модифицированного организма, или ГМО.

Цель исследования: определить наличие ГМО в продуктах питания и их биологическую роль Задачи проекта:

- знакомство с соответствующей литературой о производстве и использовании ГМО;

- изучение информации на потребительской упаковке о наличии или отсутствии ГМО в продуктах питания сети магазинов города Оленегорска Мурманской области;

- изучение информации о влиянии отдельных компонентов ГМО на здоровье человека;

- выяснение, как осуществляется контроль Федеральных служб по надзору и контролю за ввозимой сельскохозяйственной и продовольственной продукции, содержащей ГМО.

Объекты исследования: продукты питания сети магазинов самообслуживания города Оленегорска Мурманской области – "Семья", "Евророс", "Яблочко", "Пирамида".

ГМО может входить в состав следующих видов пищевых продуктов:

– колбасные изделия (включая колбасы, сосиски, сардельки, колбаски детские, ветчинные изделия и мясные гастрономические продукты), а также паштеты;

– мясные консервы;

– соусы и майонезы;

– концентраты бульонные, супы быстрого приготовления.

Мы решили провести социологический опрос, целью которого было узнать, обращают ли внимание покупатели на информацию о содержании ГМО, помещенную на упаковках продуктов. Всем респондентам мы задавали следующие вопросы:

1. Слышали ли вы что-нибудь о ГМО?

2. Обращаете ли вы внимание на упаковках продуктов питания на содержание ГМО?

3. Откажетесь ли вы от покупки товара, если в нем содержится ГМО?

4. Что вы предпочтете: овощи и фрукты, выращенные естественным образом, или фрукты и овощи с улучшенными вкусовыми качествами и длительными сроками хранения, но выращенные с использованием ГМО?

5. Может ли вредить здоровью длительное употребление ГМП?

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

– во всех торговых точках г. Оленегорска Мурманской области пищевых продуктов, содержащих ГМО не выявлено. Важно знать, что ГМО могут скрываться под индексами "Е" и оказывать негативное влияние на организм человека, особенно детей.

– информация о наличии ГМО на потребительской упаковке не всегда достоверна.

Необходимо внимательно изучать состав продуктов не только на наличие ГМО, но и на содержание в них белков, жиров, углеводов, "небезобидных" добавок с индексами "Е".

Для проверки этих данных в рамках нашей исследовательской работы мы изучили состав некоторых пищевых продуктов на наличие в них ГМ-компонентов по этикеткам на упаковках. Выяснили, что большинство товаров не имеет маркировки о содержании или отсутствии ГМО. Составили список продуктов, где могут содержаться ГМО.

В ходе работы над исследованием мы многое узнали о генно-модифицированных продуктах и их влиянии на организм человека, но большинство населения не задумывается о содержании их в продуктах питания, которые ежедневно попадают на их стол.

1. Егоров, Н. С. Биотехнология : Проблемы и перспективы / Н. С. Егоров, А. В.

Олескин. – М., 2010.

2. ГМО: Контроль над обществом или общественный контроль / (под ред. В. П. Копейкиной). – М. : "ГЕОС", 2005.

3. Маниатис, Т. Методы генетической инженерии / Т. Маниатис. – М., 2011.

4. Энгдаль, У. Ф. Семена разрушения: Тайная подоплека генетических манипуляций / У. Ф. Энгдаль. – СПб. : "Нестор-История", 5. http://Ева Мичурина, BEAUTY CODE Генетически модифицированные клетки будут лечить рак. http://medicinform.net/RSS-лента

ВЛИЯНИЕ КАРРАГИНАНА НА СВОЙСТВА ЗОЛЕЙ ЖЕЛАТИНЫ

Синицына И. И. (МГТУ, Х(м)-12, ФПТиБ) Деркач С. Р. (МГТУ, кафедра химии) Системы, содержащие смеси биополимеров структурообразователей, в последние годы нашли широкое применение при создании различных продуктов функционального назначения. Примером таких систем являются смеси желатины с анионными полисахаридами, которые при определенных концентрациях, рН и температуре способны образовывать водорастворимые макромолекулярные комплексы.

Целью данной работы было исследование свойств золей полиэлектролитных комплексов желатины с -каррагинаном.

Объектами исследования были коллоидные растворы желатины малых концентраций (до 1 %) с добавками анионного полисахарида – каррагинана различных концентраций (не превышающих 1 %). Использовали щелочную желатину типа B с твердостью по Блуму 225 (Gelatin Type B from bovine skin 225 Bloom) производства SigmaAldrich. Изоэлектрическая точка pI 4,9. Добавляли анионный полисахарид -каррагинан (Carrageenan Type A) производства Sigma-Aldrich.

Методами турбидиметрии, дисперсии светорассеяния, поляриметрии исследованы поверхностные и объемные свойства растворимых макромолекулярных комплексов, самопроизвольно образующихся в системе желатина-каррагинан-вода. Показано влияние добавки анионного полисахарида на свойства низкоконцентрированных водных систем желатины.

Известно, что взаимодействие желатины и к-каррагинана при низких концентрациях происходит в растворе подобно взаимодействию полиэлектролитов с образованием полиэлектролитных комплексов стехиометрического или нестехиометрического состава. Это зависит от соотношения компонентов системы.

Исследование оптической плотности золей желатины с добавкой -каррагинана (рис. 1.) показало максимум при соотношении 0,65 г кар/г жел, что соответствует максимальной концентрации, при которой формируются полиэлектролитные комплексы желатина--каррагинан стехиометрического состава. При избытке содержания крупных макромолекул каррагинана (выше указанного соотношения) формируются лиофильные нестехиометрические комплексы.

Исследовали размер частиц, удельную оптическую активность, спектры поглощения низкоконцентрированных золей, соотношения полисахарид/желатина в которых не превышало значения 0,5 г кар/г жел, т. е. области образования стехиометрических комплексов.

Данная область обозначена на рис. 1 пунктирной линией.

Рис. 1. Зависимость оптической плотности золей желатины с добавкой -каррагинана от соотношения исследуемых компонентов системы В результате проведенных исследований можно сделать вывод о том, что в зависимости от соотношения желатины и -каррагинана могут формироваться полиэлектролитные комплексы (ПЭК) стехиометрического (осадок) и нестехиометрического состава (лиофильный). Свойства образующихся ПЭК зависят от соотношения компонентов системы и добавка к-каррагинана к желатине приводит к росту размера формирующихся комплексов, а значит и росту оптической плотности золей в пределах рассматриваемых соотношений компонентов системы.

Исследование спектров поглощения золей желатины с -каррагинаном показало смещение максимумов поглощения в область больших длин волн с добавкой полисахарида, т. е. заметный батохромный сдвиг.

1. Вейс, А. Макромолекулярная химия желатина / А. Вейс. – М. : Пищепромиздат, 1971. – 468 с.

2. Изумрудов, В. А. Явления самосборки и молекулярного "узнавания" в растворах (био)полиэлектролитных комплексов. Успехи химии № 77 (4). 2008. – С. 401–415.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЕЙ

СРЕДНЕЙ ВЯЗКОСТИ

Усольцев А. В., Титов Р. А., Артменко И. В. (МГТУ, Х(м)-2, ФПТиБ) Берестова Г. И. (МГТУ, кафедра химии) Совершенствование технологических процессов добычи и транспорта нефти невозможно без знания реологических особенностей поведения нефти. Важной задачей является изучение их реологических свойств, построение адекватных реологических моделей и определение факторов, влияющих на изменение показателей текучести. Решение этих задач позволит повысить эффективность транспорта нефти.

Целью работы является проведение комплекса исследований реологических свойств нефтей месторождений Тимано – Печерского бассейна.

Методы исследования: капиллярная и ротационная вискозиметрия, исследование кривых течения, карбамидная депарафинизация, дистилляция.

Объекты исследования: образцы нефтей месторождений Медынь-море и Варандейского.

Результаты исследования. Построены кривые течения исследуемых нефтей в интервале температур от 10 до 50 C (рис. 1, 2).

Реологическое поведение нефти Варандейского месторождения описывается моделью Бингама: = +, где – напряжение сдвига, Па; – предельное напряжение сдвига (статическое напряжение), Па; – динамическая вязкость, Па.с; – скорость сдвига, с–1.

На основании экспериментальных данных было установлено, что нефть Варандейского месторождения является нелинейно-вязкопластичной жидкостью дилатантного типа. При всех температурах наблюдалось одинаковое статическое напряжение равное 0,55 Па.

Статическое напряжение характеризует прочность структуры жидкости и численно равно тому напряжению сдвига, при котором жидкость начинает течение из положения равновесия. Данные о статическом и динамическом напряжениях необходимы для расчета давления в трубопроводе при транспортировке нефти.

В ходе работы были измерены динамическая и кинематическая вязкости нефтей месторождений Медынь-море и Варандейского в диапазоне температур от 5 до 50 C.

Также исследовано влияние содержания парафинов и механического воздействия на динамическую вязкость исследуемых нефтей: измерены динамическая вязкость нефти Варандейского месторождения до и после выделения парафинов при T = 30 С и разрушения структуры нефти при Т = 20 C и изменение динамической вязкости нефти месторождения Медынь-море до и после отделения легких фракций при Т = 20 C.

Новизна данной работы заключается в проведении комплекса исследований вязкости нефтей Медынского и Варандейского месторождений и определении факторов, позволяющих влиять на изменение их реологических свойств.

t, Па Рис. 1. Кривые течения нефти месторождения Медынь-море (T = 1050 C) t, Па Рис. 2. Кривые течения нефти Варандейского месторождений (T = 1050) Особенностями реологических свойств исследованных нефтей являются:

– неньютоновские свойства, эффект повышения вязкости при высоких скоростях сдвига;

– существование предела текучести, который зависит от концентрации твердой фазы;

– нефть месторождения Медынь-море является линейно-вязкопластичной жидкостью;

– Варандейского месторождения – нелинейно-вязкопластичной жидкостью;

– определено статическое и динамическое напряжения сдвига для нефти Варандейского месторождения;

– подобранна модель, описывающая реологические свойства нефти Варандейского месторождения;

– исследовано влияние на реологические свойства нефти температуры, содержания парафинов, легких фракций и механического воздействия.

1. Матвеенко, В. Н. Высокопарафинистая нефть как дисперсная система. Влияние механической предыстории образца на коэффициенты уравнения Кэссона / В. Н. Матвеенко, Е. А. Кирсанов, С. В. Ремизов // Вестн. Моск. ун-та, Сер. 2. – 2001. – Т. 42. – № 5. – С. 363–368.

Секция: "Техническая механика и инженерная графика"

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ ВЭУ

Рымарь М. В. (МГТУ, ЭП-491, ПТИ) Шорников В. П. (МГТУ, кафедра энергетики и транспорта) Данная работа посвящена анализу воздействия переменной ветровой нагрузки на элементы ветроэнергетической установки (ВЭУ).

Для проводимых исследований требовался большой объем метеоданных, сбор которых осуществлялся при помощи метеостанции с дистанционной передачей информации.

Измерения и регистрация температуры, абсолютного давления, относительной влажности воздуха, скорости ветра и его направления проводились с 5.11.2012 по 14.04.2013 с интервалами 30 и 5 мин. Общий объем накопленных измерений составил около 10 000 единиц.

На основании полученных данных были построены графики частотного распределения скоростей ветра для всех месяцев, в течение которых велись измерения (ноябрь, декабрь 2012 г., январь, февраль, март и по 14 апреля 2013 г.), а так же найдены значения числовых характеристик распределения (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратичное отклонение). Эти распределения и их числовые характеристики необходимы для определения оценочной мощности, вырабатываемой ВЭУ, а также выявления ее рабочих диапазонов в условиях данной местности.

Мощность ВЭУ может быть определена как:

где: – коэффициент полезного действия генератора и трансмиссии;

– коэффициент ветроиспользования;

v – расчетная скорость ветра, м/с;

– расчетная плотность воздуха, кг/ м3;

Sо – ометаемая площадь потока, м2 – для вертикально-осевой ВЭУ Sо = h*D, для горизонтально-осевой ВЭУ Sо = *D2 / 4.

Значение плотности воздуха определяется при помощи функции зависимости плотности воздуха от температуры, давления и относительной влажности воздуха = f (T, P, ).

Данная функция в конечном виде в общедоступных источниках не публиковалась, однако приняв за основу зависимость (2) путем постановки выражения (3) и нетрудных математических преобразований получим необходимую функцию зависимости плотности воздуха в конечном виде (4).

где: P – абсолютное давление воздуха, Па;

Rd – газовая постоянная сухого воздуха (287,058 Дж(кг·К));

Rv – постоянная пара (461,495 Дж(кг·К));

T – температура воздуха, К;

– относительная влажность воздуха, %;

Pv – давление водяного пара, Па.

Выражение 4 применимо в диапазоне температур от –20 до +50 C.

Давление ветра, оказываемое потоком воздуха плотностью, двигающегося со скоростью составит:

Сила, действующая на элемент ВЭУ, площадью S:

где: – скорость ветра, м/с.

– плотность воздуха, определяемая согласно выражению 4.

S – площадь элементов конструкции ВЭУ, м2. Для проведения оценочных расчетов примем S = 1 м2.

На основании зависимостей 4, 5 и 6 были рассчитаны значения плотностей воздуха, давлений ветра и усилий, оказываемых ветром на элементы конструкции ВЭУ для ноября 2012 г.

и апреля 2013 г. и построены графики частотного распределения приведенной силовой нагрузки для указанных месяцев. Их изображения схожи с видом графика степенной функции.

Кроме того, на основании зарегистрированных скоростей были рассчитаны значения ускорений ветра для марта, апреля 2013 г. и построены графики распределения ускорений. Значения ускорений позволяют судить о характере порывистости ветра в данной местности, т. е. насколько силовая нагрузка, оказываемая на ВЭУ ветром, является переменной во времени.

Для выбора подходящей для данной местности конструкции ВЭУ, а так же определения параметров усталостного расчета ее конструкции необходимо учитывать параметры изменения направления ветра. Так, например, в местности, где направление ветра меняется очень часто необходимо использовать вертикально-осевые ВЭУ, а в местах, где направление ветра сохраняется относительно постоянным, обосновано использование горизонтально-осевых ВЭУ. Каждому зарегистрированному метеостанцией значению направления ветра присваивалось свое значение угла в градусах от 0 до 360. Далее определялось изменение направления ветра, как изменение угловых значений в градусах: = 2 – 1.

Разделив полученную величину на интервал времени между измерениями (t) получим угловую скорость изменения направления ветра: w = /t.

И в заключении нами была проведена попытка определения минимальной частоты сбора данных метеоданных для адекватного описания физической картины, т. е. каким должен быть интервал времени между измерениями метеоусловий для того, чтобы объем зарегистрированных данных не был слишком большим, но при этом получаемые зависимости были достаточно правдоподобными. Выяснилось, что интервала в 1 мин. между замерами будет вполне достаточно, а увеличение этого интервала до значения 2 мин. приводит к искажению получаемых зависимостей.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЙ УСТОЙЧИВОСТИ

ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК

Тарасов В. А., Малышев К. А. (МГТУ, ТиТ(б)-211, ПТИ) Шорников В. П. (МГТУ, кафедра энергетики и транспорта) This research is dedicated to the investigation conditions of stability of the thin-walled shells. At the core of the research and processing of the results are laid the laws of thermodynamics and mechanics. The findings of a research allow to represent it in the form of laboratory work.

Тонкостенные оболочки широко распространены в инженерных сооружениях и аппаратах. Поэтому исследование состояний устойчивости тонкостенных цилиндрических оболочек имеет большое значение для всех видов инженерной деятельности.

Отличительными особенностями данной работы являются использование простого оборудования и наглядность протекающих в испытуемое оболочке процессов.

В основе проведенного исследования и обработке его результатов лежат законы термодинамики и механики. В ходе проделанной работы было выполнено порядка 50 опытов с различными оболочками и различными видами креплений термопар внутри них.

В экспериментальной части разность между атмосферным давлением снаружи оболочки и давлением внутри нее создавалась благодаря разности температур окружающей среды и воздуха в оболочке. В расчетной части для вычисления критического давления внутри оболочки, при котором она потеряла устойчивое состояние, применялся один из основных газовых законов – Закон Шарля (1). А вычисление меридиональных и экваториальных напряжений осуществлялось с помощью основного уравнения безмоментной теории оболочек – уравнения Лапласа (2).

На рис. 1 заметно, что при охлаждении оболочки ее температура изменялась неравномерно. Деформация оболочки (потеря устойчивого состояния) происходила при постоянной температуре, которая была получена экспериментально.

где P1 – начальное давление внутри оболочки (P1 = Pатм);

T1 – начальная температура внутри оболочки;

P2 – давление, при котором оболочка потеряла устойчивость;

T2 – температура воздуха внутри оболочки, при которой она потеряла устойчивость.

Рис. 2. Пример тонкостенной цилиндрической оболочки где q – величина распределенной нагрузки (q = P2 – P1);

h – толщина оболочки условие тонкости оболочки ;

m – меридиональное напряжение;

r – экваториальное напряжение;

R1 и R1 – меридиональный и экваториальные радиусы;

В нашем случае главные радиусы R1 = и R2 = R.

Следовательно:

где D диаметр цилиндра.

Наглядный характер данного исследования и простота его выполнения позволяют представить его в виде лабораторной работы, которая поможет курсантам и студентам понять физическую сущность исследуемого явления, характер и виды напряжений, возникающих в оболочках при их эксплуатации.

В дальнейшем планируется продолжение исследования с использованием усовершенствованного программного обеспечения, большим количеством разнообразных тонкостенных цилиндрических оболочек.

1. Алумяэ Н. А. "Теория упругих оболочек и пластинок". 1972 г.

2. Виноградов, С. Н. "Конструирование и расчет элементов тонкостенных сосудов :

учеб. пособие / С. Н. Виноградов, К. В. Таранцев, 2004.

3. Власов, В. Э. Общая теория оболочек и ее приложение в технике / В. Э. Власов. – М. – Л., 1949.

4. Гольденвейзер, А. Л. Свободные колебания тонких упругих оболочек / А. Л. Гольденвейзер, В. В. Лидский, П. Е. Товстик. – М., 1979.

5. Колкунов, Н. В. Основы расчета упругих оболочек / Н. В. Колкунов. – М. : Изд-во "Высшая школа", 1963.

"НАПРАВЛЕНИЕ: ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ"

(в том числе зоология, ботаника, медицина) Секция: "Медицинская и санитарная вирусология"

ПОЛИОВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Алексеева Ю. С. (МГТУ, Мб(б)-301, ФПТиБ) Луценко Е. С. (МГТУ, кафедра микробиологии и биохимии) Проведенное исследование посвящено изучению полеовирусных заболеваний, их эпидемиологии и лабораторной диагностике.

Морфология. Полеовирусы относятся к Семейству Picornaviridae. Пикорнавирусы (от итал. piccolo – малый, + англ. та рибонуклеиновая кислота) – семейство безоболочечных вирусов, содержащих однонитевую плюс-РНК. Семейство насчитывает более 230 представителей и состоит из 8 родов, среди которых наибольшее значение имеют Enterovirus, Rhinovirus, Cardiovirus, Aphthovirus и Hepatovirus.

Диаметр вируса – около 30 нм. Однонитевая плюс-РНК с протеином VPg окружена икосаэдрическим капсидом. Капсид состоит из 12 пятиугольников (пентамеров), каждый из которых, в свою очередь, состоит из 5 белковых субъединиц (протомеры) (рис. 1).

Род Enterovirus. В отдельную группу энтеровирусы были выделены в 1957 г. Вошедшие в нее вирусы полиомиелита, Коксаки А и В и вирусы ECHO являются обитателями кишечника человека и вызывают многие клинические синдромы, среди которых наиболее тяжелые связаны с вовлечением центральной нервной системы.

Клинические синдромы. В большинстве случаев энтеровирусных инфекций клинические проявления слабо выражены или отсутствуют. Многие типы энтеровирусов могут вызывать различные общие синдромы – тяжелый паралич, серозный менингит, герпангину, плевродинию, миокардит, кожную сыпь, насморк и ряд других клинических проявлений. Различные энтеровирусы (а также неэнтеровирусные агенты) способны обусловить развитие одних и тех же клинических синдромов.

Вирус выделяется с фекалиями в течение нескольких недель и обнаруживается в глотке в первые 1-2 недели после заражения как при клинически выраженной инфекции, так и в бессимптомных случаях.

Эпидемиология. Энтеровирусы обнаруживают у людей во всех районах земного шара.

В тропических и субтропических зонах они циркулируют постоянно. В странах с умеренным климатом энтеровирусы наиболее часто встречаются в конце лета и начале осени и могут быстро распространяться среди населения в виде скрытых или явных эпидемий.

Вирусы Коксаки. Вирусы Коксаки вызывают у людей различные клинические формы болезни асептический менингит, герпангину, миокардит, перикардиты, респираторные заболевания возможно, диабет. Вирусы делят на 2 группы – А и В.Некоторые типы вирусов Коксаки А и все типы вирусов Коксаки В размножаются в культуре клеток эмбриона человека, почек обезьян и других культурах, оказывая выраженное ЦПД. Все типы могут быть выделены при заражении сосунков белых мышей, у которых возникает паралитическая форма инфекции.

После перенесенной манифестной или инаппарантной инфекции развивается стойкий типоспецифический иммунитет.

Вирусы ECHO. От вирусов полиомиелита они отличаются тем, что не вызывают у обезьян экспериментальной инфекции, а от вирусов Коксаки – отсутствием патогенности для новорожденных мышей. В настоящее время известно более 30 серотипов, хотя не все могут вызывать заболевания у людей. Вирусы ECHO являются возбудителями асептических менингитов, лихорадочных заболеваний с сыпью и без сыпи, респираторных заболеваний.

Вирус широко циркулирует среди населения. Механизм передачи фекально-оральный, возможен и воздушно-капельный. После перенесенного заболевания возникает стойкий иммунитет к типу вируса, вызвавшему заболевание.

Лабораторная диагностика. Лабораторная диагностика энтеровирусных заболеваний основана на выделении вируса из клинического материала и данных серологического обследования парных сывороток. Вирус выделяют из смывов носоглотки, крови, фекалий, материала ректальных тампонов, а при асептических менингитах – из цереброспинальной жидкости. Фекалии больных берут в первую и вторую недели заболевания, отделяемое носоглотки – в первые 3 дня болезни. Вирус выделяют в культуре клеток и на мышахсосунках, поскольку одни энтеровирусы выделяются только в культуре клеток, а другие – только при заражении мышей-сосунков.

1. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии : учеб. пособие для студентов медицинских вузов / Под ред. А. А. Воробьва, А. С. Быкова – М. :

Медицинское информационное агентство, 2003. – 236 с. : ил.

2. Букринская, А. Г. Вирусология : учебник / А. Г. Букринская. – М. : Медицина, 1986. – 336 с. : ил.

3. Перетрухина, А. Т. Бактерийные и вирусные препараты: учебник / А. Т. Перетрухина, Е. И. Блинова. – М. : Издательский дом Академии Естествознания, 2011. – 312 с.

РНК ВИРУСЫ. СЕМЕЙСТВО REOVIRIDAE. РОТАВИРУСЫ

Гаранина К. А. (МГТУ, МБ(б)-301, ФПТиБ) Перетрухина А. Т. (МГТУ, кафедра микробиологии и биохимии) Ротавирусы являются наиболее частыми возбудителями гастроэнтеритов у детей.

Ротавирусная инфекция занимают одно из ведущих мест в структуре инфекционной заболеваемости и представляют одну из серьезнейших проблем здравоохранения, актуальную для всех стран земного шара. Исключая небольшой спад заболеваемости в отдельные годы, ротавирусные инфекции не имеют тенденции к снижению, отмечается появление сероваров, обуславливающих тяжелое течение болезни, получают широкое распространение кишечных инфекции, которые прежде не диагностировались или встречались редко.

Наиболее актуальным остается изучение ротавирусной инфекции у детей. Острые кишечные инфекции занимают в структуре детской смертности 4-е место, в структуре детских инфекционных заболеваний острые кишечные инфекции занимают 2-е место. Ротавирусная инфекция характеризуются не только высокой заболеваемостью, частотой случаев, но и к сожалению высокой летальностью. Особенно высока летальность у детей 1-го года жизни. Ротавирусы ежегодно вызывают более 130 млн случаев заболевания диареей, в результате чего ежегодно умирает до 600 тыс. человек.

Цель данной работы – изучить этиологию и распространенность ротавирусной инфекции среди населения Мурманска и Мурманской области. Для реализации поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1) изучить морфологию, эпидемиологию, патогенез ротавирусов;

2) освоить современные методы диагностики ротавируса;

3) рассмотреть и определить этиологическую структуру острых вирусных кишечных инфекций, вызванных ротавирусом;

4) изучить возрастные особенности в распространении ротавирусной инфекции.

Ротавирусы – РНК-содержащие вирусы рода Rotavirus, семейства Reoviridae. Свое название они получили из-за строения вириона (от лат. rota – колесо). Ротавирусы человека являются возбудителями острых кишечных инфекций (ОКИ) новорожденных и детей раннего возраста. Они вызывают также гастроэнтериты у молодых животных (обезьян, крупного рогатого скота, лошадей, собак, овец, оленей, кроликов, мышей и др.). Наиболее хорошо изучен вирус диареи телят Небраски (NCDV), вирус эпизоотической диареи мышат, вирус обезьян (SA11), вирус, выделенный из кишечника овец и крупного рогатого скота.

Вирион имеет диаметр 70–75 нм и состоит из сердцевины диаметром 33–40 нм, содержащей двунитчатую РНК и внутренние белки. Вирион имеет сферическую форму, а его геном окружен нуклеокапсидом, состоящим из двух слоев: внутренний слой плотно окружает сердцевину, имеет форму икосаэдра и соприкасается с тонким наружным слоем капсида. Вирионы содержат только РНК и белки, липиды отсутствуют. Углеводы содержатся в составе гликопротеидов. В составе вириона имеется 8 белков (VP1–VP8). Особенно важным является VP3-белок наружного капсида. Он отвечает за проникновение вируса в клетку и его вирулентность. Кроме того, он обладает гемагглютинирующим свойством. Все вирусы имеют сходную морфологию и содержат общий антиген.

Источник заражения человек. Болеют главным образом дети в возрасте до 4 лет.

Путь заражения фекально-оральный. Вирус размножается в клетках эпителия ворсинок тонкого кишечника. Инкубационный период составляет 24–72 ч, в редких случаях 4–7 суток.