2016 год, №4

Содержание выпуска
Светодиодные лампы в системах судового освещения: вопросы электромагнитной совместимости
Белей Валерий Феодосиевич, Харитонов Максим Сергеевич
Стр. 687 — 696
Показаны тенденции развития различных типов источников света и приведены их энергетические характеристики. Дан анализ нормативных документов. Описаны результаты экспериментальных исследований ряда современных светодиодных ламп. Для исследования выбран ряд светодиодных ламп, представленных на рынок производителями Xavax, Philips, Melitec. Экспериментальные данные получены с использованием комплекса приборов: двухлучевого осциллографа (GDS-71042), анализатора качества электроэнергии (Fluke-434) и многофункционального прибора ЭкоЛайт-01 (люксметр, пульсметр и яркомер). Показано, что работа светодиодных ламп характеризуется высоким уровнем эмиссии высших гармоник тока и потребления реактивной мощности, что зависит от типа и конструкции драйвера лампы. Установлено, что величина освещенности, создаваемой светодиодными лампами, при допустимом (для морских судов) длительном отклонении напряжения -10 % снижается на 3 %, а при допустимом кратковременном отклонении напряжения -20 % снижается на 7 %. Для ламп накаливания данный показатель характеризуется снижением освещенности на 40 % и 60 % соответственно. Несмотря на низкую (в сравнении с другими типами ламп) чувствительность к изменениям напряжения, функционирование светодиодных ламп сопряжено с проявлением фликера. Отсутствие требований к ограничению колебаний светового потока в системах освещения судов и несовершенство используемых методик определения дозы фликера затрудняют обеспечение электромагнитной совместимости светодиодных ламп. По результатам проведенных исследований сделан вывод, что за счет надежности, экологичности, энергоэффективности и стабильности светового потока светодиодные лампы имеют перспективы для внедрения в системы освещения судов. Однако для обеспечения электромагнитной совместимости светодиодных систем освещения необходимо проведение подробных исследований энергетических характеристик светодиодных ламп и разработка соответствующих нормативных требований и технических решений.
Использование полупроводниковых лазерных диодов в области низких температур
Власова Светлана Васильевна, Петров Владимир Владимирович, Шапочкин Павел Юрьевич
Стр. 697 — 703
В работе проведен теоретический анализ и экспериментальное исследование возможности использования серийно выпускаемых полупроводниковых лазерных диодов в области низких температур, вплоть до температуры 50 К. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью разработки датчиков для дистанционного измерения низких температур на основе полупроводниковых лазерных излучателей. Для реализации идеи проведен анализ зависимости длины волны, излучаемой полупроводниковым лазерным диодом, от температуры среды. Рассмотрены физические причины, определяющие указанную зависимость. Показано, что температурный коэффициент изменения ширины запрещенной зоны является ключевым фактором, определяющим зависимость длины волны излучения лазера от температуры среды. Выполнен расчет численных значений температурного коэффициента изменения ширины запрещенной зоны для исследуемых полупроводниковых лазерных диодов, осуществлено сравнение результатов эксперимента с литературными данными. Экспериментальное определение температурного коэффициента изменения ширины запрещенной зоны для диодов некоторых марок показало, что в области температур 130÷150 К происходит резкое возрастание модуля величины анализируемого параметра. Высказано мнение, что требуются дальнейшие исследования в этом направлении, объясняющие возможные причины наблюдаемого эффекта. Для выяснения влияния температуры на характер спектра излучения полупроводникового лазерного диода выполнены измерения спектра излучения при нескольких температурах. Показано, что при определенной температуре полупроводниковый лазерный диод может работать в одномодовом режиме. Отмечено, что значение температурного коэффициента изменения ширины запрещенной зоны сохраняется, независимо от режима работы лазера (одномодовый, многомодовый, режим спонтанного излучения). Результаты исследования, представленные в статье, актуальны для анализа работы лазерных излучателей при низких температурах эксплуатации.
Экспериментальные исследования характеристик импульсных трансформаторов с различными типами магнитопроводов, выполненных по каскадной схеме
Данилин Аркадий Николаевич, Климов Андрей Александрович
Стр. 704 — 714
В настоящее время теория и расчет высоковольтных однокаскадных импульсных трансформаторов (ИТ) хорошо разработаны. Их характеристики определяются в зависимости от вида и параметров нагрузки. Вместе с тем практически не разработана методика расчета ИТ по каскадной схеме, основным достоинством которой является перенос изоляции из внутренней на внешнюю. За счет этого может быть снижена напряженность на внутренней изоляции в число раз, составляющих число ИТ в каскаде. В статье приводятся результаты сравнительных экспериментальных исследований характеристик однокаскадных и двухкаскадных ИТ, включаемых на резистивную нагрузку и в режиме перезаряда емкостного накопителя через ИТ на обостряющую емкость. Рассмотрены два типа ИТ, имеющих одинаковые коэффициенты трансформации, числа витков обмоток и сечения магнитопроводов сердечников, но отличающихся магнитными характеристиками сердечников. Методика сравнительных исследований заключалась в определении формирующих свойств одно- и двухкаскадных схем ИТ при разряде емкостного накопителя на резистивную и емкостную нагрузку через ИТ с последующим осциллографированием токов и напряжений на нагрузке. Сравнительные исследования определили область применения каскадных схем ИТ. В статье показано, что многокаскадные схемы ИТ крайне неэффективны в схемах формирования импульсов на резистивную нагрузку из-за того, что индуктивные элементы схем замещения каскадных ИТ образуют индуктивный делитель напряжения. Показано, что каскадная схема ИТ эффективна в режиме перезаряда емкостного накопителя на обостряющую емкость в согласованном режиме, при этом КПД такой схемы близок к 100 %, и реализуются те положительные свойства, которыми обладают каскадные схемы.
Моделирование электромагнитного влияния контактной сети железной дороги на отключенные воздушные линии электропередачи с помощью программы ATP-EMTP
Залесова Ольга Валерьевна
Стр. 715 — 722
Проведено экспериментальное и расчетное исследование наведенного напряжения на отключенной воздушной линии электропередачи, вызванной влиянием контактной сети железной дороги переменного тока. Методом теоретического исследования при выполнении расчетов наведенного напряжения являлось математическое моделирование. В качестве инструмента моделирования применялся программный комплекс ATP-EMTP, который позволяет моделировать линии электропередачи и тяговые сети железных дорог на основе их физических параметров с учетом изменения геометрии взаимного расположения и производить расчеты при различных режимах заземления ремонтируемой линии. Исходными данными для расчетов являлись измеренные значения токов и напряжений тяговой сети. Экспериментальное исследование значений наведенного напряжения и токов в тяговой сети проводилось на отключенной воздушной линии электропередачи и на проходящем вблизи однопутном участке железной дороги переменного тока. Для расчетного исследования наведенного напряжения были построены модели сближения исследуемых объектов в двух вариантах: когда на влияющем участке железной дороги находятся один и два электроподвижных состава. Сравнение результатов расчетного и экспериментального исследований наведенного напряжения на линии в большинстве рассмотренных случаев показало незначительные проценты относительной погрешности расчетных значений (4-7 %). Таким образом, результаты выполненного исследования позволяют рекомендовать программный комплекс ATP-EMTP для оценки уровня наведенного напряжения на отключенных воздушных линиях электропередачи, имеющих участки сближения с электрифицированными железными дорогами, с возможностью задания максимальных рабочих токов во влияющей контактной сети.
Распределение потенциалов в плохо проводящих грунтах вокруг протяженных заземлителей
Ивонин Виктор Владимирович
Стр. 723 — 728
Статья посвящена исследованию распределения потенциалов в грунте с высоким удельным сопротивлением при попадании разряда молнии в протяженный заземлитель. Для получения экспериментальных данных по распределению потенциалов был создан высоковольтный полигон. Известно, что разряды молнии создают опасные условия как для человека, так и для электрооборудования энергосистем, поэтому при проектировании заземляющих устройств необходимо учитывать электромагнитные характеристики заземлителей под действием токов молний. Чтобы генерировать разряд, схожий по параметрам импульса с разрядом молнии, был создан генератор импульсных напряжений, собранный по схеме Аркадьева - Маркса. Потенциалы измерялись зондовой измерительной системой, разработанной ранее. Основная характеристика заземляющего устройства - это его сопротивление. На основе анализа литературы и экспериментальных данных показано, что сопротивление заземления может сильно отличаться при протекании больших импульсных токов молнии от значений стационарного сопротивления, измеренного на промышленной частоте или постоянном токе. Это явление вызвано процессами ионизации и искрообразования, возникающими в окружающем заземлитель грунте в результате протекания токов большой амплитуды. Сопротивление искровых каналов значительно меньше сопротивления грунта, в результате чего удельное сопротивление уменьшается и, как следствие, уменьшается полное сопротивление заземлителя. Для анализа влияния ионизации грунта и возникающих в грунтах искровых каналов на распределения потенциалов произведены расчеты потенциалов в грунтах с помощью метода конечных элементов. Полученные экспериментальные данные сравниваются с результатами расчета распределения потенциалов. Показано, что возникающие искровые каналы в грунтах существенно влияют на распределения потенциалов. Таким образом, при расчете шагового напряжения необходимо учитывать влияние искровых каналов.
Влияние расположения токового и потенциального контуров на результаты расчетов импульсных характеристик протяженного заземлителя
Куклин Дмитрий Владимирович, Ефимов Борис Васильевич
Стр. 729 — 736
При измерениях и расчетах импульсных характеристик заземлителей часто используют токовый и потенциальный проводники для введения тока в заземлитель и измерения его потенциала соответственно. Результаты таких расчетов и измерений могут зависеть от расположения токового и потенциального проводников вследствие взаимного влияния между ними и проводником заземлителя. Необходимо выяснить, в какой степени расположение контуров влияет на расчеты с заземлителем простой формы. Причем, в отличие от измерений, при расчетах токовый и потенциальный контуры возможно располагать в том числе и вертикально, а также заменять потенциальный контур интегралом электрического поля. Для расчетов был использован метод конечных разностей во временной области. Для того чтобы оценить, в какой степени рассчитанное напряжение на заземлителе (соответственно и его сопротивление) может зависеть от расположения токового и потенциального контуров, были проведены расчеты с различным взаимным расположением контуров. Проведен сравнительный анализ результатов расчетов. Существуют методы расчета, в которых ввод тока в заземлитель и расчет его потенциала могут производиться без токового и потенциального проводников. Одним из таких методов является метод, основанный на телеграфных уравнениях. Для того чтобы определить, какое расположение токового и потенциального контуров при расчетах методом конечных разностей во временной области будет соответствовать расчетам методом, основанным на телеграфных уравнениях, было проведено сравнение результатов расчетов двумя методами. По результатам расчетов можно заключить, что рассчитанные переходные характеристики в различной степени зависят от таких факторов, как расположение токового и потенциального контуров, замена потенциального контура расчетом интеграла электрического поля, параметры грунта. Расположение токового или потенциального контуров над заземлителем резко снижает значение рассчитанного напряжения на заземлителе. При перпендикулярном расположении токового, потенциального и заземленного проводников результаты расчета соответствуют тем, что были получены при помощи метода, основанного на телеграфных уравнениях.
Исследование распределения напряженности магнитного поля в инерционном аппарате очистки судового моторного масла
Масюткин Евгений Петрович, Авдеев Борис Александрович, Просвирнин Виктор Иванович
Стр. 737 — 743
Представлены экспериментальные данные, показывающие распределение магнитного поля в рабочей камере гидроциклона по радиусу и высоте. Одним из важнейших параметров магнитных гидроциклонов является распределение магнитного поля по радиусу и высоте рабочей камеры, которое необходимо для расчета сил коагуляции и магнитной силы, действующей на частицу или флокулу. Напряженность магнитного поля рассчитывалась через магнитную индукцию, измеряемую тесламетром через одинаковые промежутки и при различных значениях питающего постоянного тока. Полученные значения напряженности магнитного поля представлены в виде графиков. Данные, показывающие распределение магнитного поля в рабочей камере гидроциклона, аналогичны данным, опубликованным в отечественных и зарубежных научных журналах. Несколько экспериментально снятых точек выпадают из зависимости, что вызвано неидеальностью изготовления аппарата и самой процедуры замера индукции магнитного поля. Построены кривые распределения поля, полученные по зависимостям, найденным ранее; рассчитаны коэффициенты корреляции и доказано, что проанализированные зависимости можно использовать в дальнейших расчетах сил коагуляции и магнитной силы, так как теоретические и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой. На большей части высоты гидроциклона поле можно считать постоянным по высоте и радиусу и достаточным для коагуляции магнитных частиц. Рассмотрено изменение поля в магнитной системе, где внешняя часть магнитопровода выполнена не цельной, а в виде вертикальных полос. Показано, что области с минимальным уровнем напряженности поля достаточно, чтобы не только сохранить образовавшиеся флокулы, но и продолжить процесс флокулообразования.
Исследование частотных характеристик взаимного влияния воздушных линий электропередачи
Селиванов Василий Николаевич, Данилин Аркадий Николаевич, Залесова Ольга Валерьевна, Колобов Виталий Валентинович
Стр. 744 — 752
Исследованы частотные характеристики взаимного влияния многопроводных воздушных линий (ВЛ), длина которых сравнима с длиной волны высших гармоник промышленной частоты. Воздушные линии электропередачи, выведенные в ремонт, подвержены электромагнитному влиянию со стороны соседних ВЛ под напряжением, тяговых сетей электрифицированной железной дороги, а также других протяженных проводников с токами. Наведенные на ВЛ напряжения являются опасными для жизни и здоровья ремонтного персонала. Значения наведенных напряжений могут быть определены либо прямым измерением, либо расчетным путем. В статье представлены результаты экспериментальных исследований на двухцепных ВЛ Кольской энергосистемы. Показано, что спектральный состав наведенного напряжения может быть достаточно насыщенным, причем относительное содержание отдельных гармоник может значительно отличаться от гармонического состава токов и напряжений во влияющей воздушной линии. Амплитуда наведенного высшими гармониками напряжения может быть сравнима с амплитудой напряжения промышленной частоты. Аналогичные результаты были получены при исследовании влияния контактной сети железной дороги переменного тока на смежные воздушные линии электропередачи. В программе ATP-EMTP выполнено численное моделирование, в результате которого получены частотные характеристики, объясняющие результаты экспериментов. Предварительные оценки показывают, что наиболее вероятная причина явления - резонансный характер частотной зависимости взаимного влияния, который определяется соотношениями длины воздушной линии и длин волн высших гармоник. В линиях возникают волновые резонансы токов и напряжений, которые приводят к "усилению" отдельных гармоник наведенного напряжения, попадающих в области максимумов частотной характеристики взаимного влияния.
Моделирование элементов энергетических систем при транспортировании тепловой энергии
Шурыгин Андрей Михайлович, Авдюнин Евгений Геннадьевич, Малышев Владимир Сергеевич, Шурыгин Михаил Николаевич
Стр. 753 — 758
Теплоснабжение промышленных предприятий и объектов жилого сектора является в последние годы экономической и технической проблемой. Следует учитывать, что эффективность работы теплогенерирующего оборудования зависит не только от его технического совершенства, вида топлива, но и работы распределяющей сети, учитывающей тепловые, гидравлические потери, характеристик и режимов использования объектов теплоснабжения - зданий и технологических процессов. Возможность отпуска из системы теплоснабжения максимального расхода теплоты с учетом несовпадения максимумов и видов потребляемого ресурса у отдельных потребителей должна обеспечиваться правильным выбором набора оборудования источников энергии, а также пропускной способностью транспортных систем и возможностью ее регулирования. Крайне важно настраивать систему на эффективную работу не только на расчетном режиме (обычно на режиме максимальной нагрузки), но и всем диапазоне нагрузок, ибо расчетный режим во времени зачастую занимает относительно небольшую часть эксплуатационного времени. Таким образом, эффективность работы систем теплоснабжения во многом определяется используемым методом ее регулирования, включающим возможности регулирования работы основных агрегатов и элементов системы. В статье определены управляющие факторы, влияющие на эффективность работы системы. Представлены математические модели элементов системы, позволяющие регулировать количество отпущенной потребителям тепловой энергии в функции от режима работы системы. Отдельно рассмотрена и реализована математическая модель системы управления работой приводов электрических машин, используемых в системе.
Механизм выбора приоритетных альтернатив и последовательности решений для обеспечения навигационной безопасности буксирного каравана
Бражный Андрей Иванович
Стр. 759 — 766
В статье рассмотрены вопросы навигационной безопасности движения буксируемого объекта и буксировщика. Представлены методы выбора альтернатив лицами, принимающими решения (ЛПР) по управлению безопасностью буксирного каравана. Приведены примеры состояний навигационной безопасности, их взаимосвязи эксплуатационного, критического и аварийного характера применительно к заданной полосе положения, предложена последовательность формирования алгоритма действий с учетом оценки возможных потерь для обеспечения устойчивости буксирной операции. Целью работы является исследование и разработка последовательности логических заключений для формирования механизма принятия корректирующих действий судоводительским составом при выходе буксирного каравана из состояния устойчивой навигационной безопасности для его возвращения к исходным параметрам устойчивого движения. Для оценки навигационных рисков использован метод анализа функции рисков с дальнейшим выбором управлений, синтезированных для процесса буксировки, учитывая возможные реакции "человеческого элемента". Для расчетов использованы общеизвестные в теории вероятности и математической статистике методы. Построена итерационная математическая модель буксирного каравана с рассмотрением апостериорного распределения параметров фазовых координат каравана при заданных наблюдениях. Исследована вероятность возникновения ресурсных потерь при выборе оптимальной альтернативы. Установлено, что при выборе и принятии однократного решения в условиях риска среди альтернатив с потерями всегда можно найти такую альтернативу, которая способна обеспечить при управлении состоянием навигационной безопасности каравана уменьшение вероятности возникновения больших потерь. При управлении навигационным состоянием буксирного каравана следует выбирать оптимальную альтернативу, сводящую к минимуму вероятность максимальных затрат, а затем на ее базе выбирать при неполной информированности ЛПР оптимальную последовательность управлений, которая будет в свою очередь минимизировать среднюю функцию потерь.
Морфизм между планируемыми рисками судовой операции и рисками при ее реализации
Гладышевский Михаил Александрович, Пеньковская Ксения Вячеславовна, Сарлаев Валерий Яковлевич
Стр. 767 — 773
Установлено, что, с одной стороны, операции по планированию и реализации судового навигационного маршрута связаны единой целью, а с другой стороны, эти же операции должны рассматриваться независимо друг от друга, так как первая операция осуществляется в закрытой системе, а вторая - в открытой системе. Сформулированы цель и основные задачи, решаемые при планировании навигационного маршрута; показаны способы и методы обеспечения безопасного плавания судна с учетом сложных и опасных навигационных ситуаций, которые могут встретиться в любой момент времени и любых координатах составленного и реализуемого перехода. Получена зависимость между текущими и допустимыми рисками (в форме неравенства Чебышева), обеспечивающая возможность пересчета величины приемлемого (апостериорно заданного) риска, принятого при планировании судового навигационного маршрута, в величину текущего риска при реализации этого же маршрута. Показано, что морфизмы, связывающие риски планирования и риски реализации навигационного маршрута, с учетом определенных ограничений, накладываемых на их множество, позволяют оценить величину временного интервала существования соответствия между этими рисками.
Математическое моделирование верхней атмосферы Земли: аспект обеспечения транспортной инфраструктуры
Золотов Олег Владимирович, Романовская Юлия Владимировна
Стр. 774 — 779
В настоящее время растет значимость спутниковых навигационных систем для решения разнообразных прикладных задач в различных отраслях экономики и государственного сектора России. С 2001 г. в соответствии с Федеральной целевой программой планово развивается отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. В работе приведены примеры применения ГЛОНАСС в различных секторах транспортной системы России, включая автомобильный, железнодорожный и водный транспорт. Любая навигационная система (или система определения координат) имеет свои погрешности вычисления местоположения объекта, связанные с различными факторами. Особое внимание в работе уделяется погрешностям, связанным с учетом свойств среды распространения спутникового навигационного сигнала (т. е. преимущественно ионосферной составляющей задержки сигнала). Величина ошибки позиционирования возрастает в высоких широтах, что обусловлено особенностями (наклонением) орбит спутников навигационных систем и свойствами высокоширотной ионосферы, а также при возмущенных геомагнитных условиях, в частности во время геомагнитных бурь и суббурь. В качестве моделей ионосферы для вычисления поправок (ионосферных задержек) в современных навигационных системах используются статистические модели, полученные в результате анализа большого количества серий наблюдений. Такие модели не могут обеспечить высокую точность определения местоположения объекта при возмущениях ионосферы, а также в высоких широтах. Получаемые по статистической модели параметры ионосферы, используемые при определении ионосферных задержек спутниковых сигналов, могут быть скорректированы с помощью самосогласованной физико-математической модели ионосферы. В качестве такой модели авторы предлагают использовать глобальную численную самосогласованную модель верхней атмосферы Земли UAM (Upper Atmosphere Model), учитывающую высыпания энергичных частиц и продольные токи в авроральных областях и адекватно воспроизводящую поведение ионосферы в высоких широтах при различных геофизических условиях.
Об общих принципах обеспечения безопасной эксплуатации морских объектов нефтегазового комплекса Российской Федерации в ледовых условиях
Кукуи Фирмин Дживо, Кулезнев Игорь Александрович
Стр. 780 — 789
При разработке нефтегазовых месторождений и транспортировке углеводородов на акватории арктического шельфа ледяной покров оказывает силовое воздействие на гидротехнические сооружения и суда, что заставляет усиливать их конструкции и/или предусматривать дополнительные меры борьбы с ледовыми нагрузками. Риск ледовых воздействий на объекты обустройства морских нефтегазовых месторождений Арктического региона предопределяет наличие проблемы обеспечения устойчивости функционирования указанных объектов в условиях айсберговой опасности и ледовых образований. Снижение указанных рисков предполагает разработку организационных и технических мер повышения устойчивости функционирования объектов в условиях айсберговой опасности на основе использования мирового опыта и разработки прогрессивных технологий предотвращения опасных воздействий ледовых образований. Исходя из того что ледовый менеджмент является специфическим видом деятельности, требует специальных сил и средств, которые в составе сил аварийно-спасательного обеспечения (АСО) на море отсутствуют, а также исходя из того что на систему АСО на море не возложена функция предотвращения аварий и обеспечения бесперебойной работы морских объектов, ледовый менеджмент рассматривается как самостоятельный вид обеспечения нормального функционирования объектов разведки, добычи и морской транспортировки углеводородов (ОРДМТУ). В статье проведены анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта ледового и айсбергового менеджмента. Разработана система мер обеспечения безопасности функционирования морских объектов нефтегазовых месторождений в ледовых условиях на основе технологий предотвращения опасных воздействий ледовых образований. Показано, что система ледового и айсбергового менеджмента морских объектов добычи и морской транспортировки углеводородов должна представлять собой практический механизм снижения рисков эксплуатации месторождения в ледовых условиях. Работа относится к сфере обеспечения безопасной эксплуатации добычных платформ в Арктическом регионе; представлены средства и способы воздействия на айсберги с целью предотвращения их столкновений с плавающими или стационарными добычными системами.
Самовосстанавливающийся режим смазки дизелей
Нечаев Евгений Павлович
Стр. 790 — 797
Представлен новый способ насыщения моторного масла микроэлементами, апробированный на судах флота рыбной промышленности и в условиях длительной эксплуатации на береговых дизельных электростанциях. В статье даны результаты эксплуатационных испытаний наиболее распространенных дизелей на электростанциях типа 6ЧН 25/34 с аппаратом ТВМ, обеспечивающим трибохимический режим смазки. Во время сравнительных испытаний двух дизелей периодически отбирались пробы смазочного масла М-10В и бесприсадочного М-10, которые подвергались спектральному анализу. В пробах определялось количество основных микроэлементов: железа (Fe), алюминия (Аl), цинка (Zn), натрия (Na), бария (Ba), кальция (Са), олова (Sn), фосфора (Р), калия (К), серы (S), хлора (Cl), кремния (Si). Во время эксплуатации отчетливо проявились процессы экстракции и деструкции микроэлементов в моторных маслах дизелей, оцениваемые соответствующими коэффициентами. Анализируя полученные экспериментальные данные, следует отметить, что в обоих опытах суммарный баланс по контролируемым 15 микроэлементам сбалансировался и сблизился в пределах 1 640,5-1 650,3 г/т. При этом бóльшая величина относится к бесприсадочному маслу. Стабилизация и улучшение физико-химических свойств моторных масел в процессе эксплуатации дизеля возможны, по нашему мнению, только в трибохимическом режиме смазки с применением аппарата трибохимического восстановления масла (ТВМ) и созданного нами гидродинамического модуля - диспергатора. Проведенные эксплуатационные испытания позволяют утверждать о возможности использования в качестве смазки бесприсадочного масла в реальных эксплуатационных условиях. При работе в трибохимическом режиме смазки дизелей установлено, что в бесприсадочном масле формируется масляная среда со спектром микроэлементов, равнозначным присадочному моторному маслу.
Исследование структуры деятельности судового специалиста в эргатической системе при контроле и управлении процессом автоматического регулирования параметров состояния безопасного плавания
Холичев Сергей Николаевич, Меньшиков Вячеслав Иванович, Пеньковская Ксения Вячеславовна
Стр. 798 — 805
Впервые в теории эргатических систем проведено исследование общих особенностей структур и динамики контура настройки технического объекта, который осуществляет автоматическое регулирование параметров безопасного плавания. Выполнено исследование структуры и процесса функционирования эргатической системы, включающей систему автоматического регулирования с параметром состояния безопасного плавания. Приведена функция выбора сигналов, осуществляющих оптимальную перенастройку закона регулирования упомянутой системы, и составлена последовательность действий судового специалиста, позволяющая удовлетворительно решить задачу по обеспечению безопасности плавания. Перенастраиваемая судовым специалистом эргатическая система имеет двухуровневую иерархическую структуру. Первый - уровень автоматического регулирования параметра безопасного плавания, второй - уровень перенастройки, на котором судовой специалист осуществляет изменения параметров закона регулирования. Двухуровневое иерархическое представление эргатической системы управления параметрами безопасности плавания позволяет ввести понятие перенастройки уровня регулирования как деятельности судового специалиста, состоящей в уменьшении условий неопределенности при функционировании этого слоя. Такое уменьшение может быть достигнуто в результате воздействия верхнего уровня, который связан с представлениями судового специалиста о качестве регулирования параметров безопасности плавания судна, на нижний уровень -непосредственного автоматического регулирования параметра безопасного плавания. В результате исследования структуры деятельности судового специалиста в эргатической системе при контроле и управлении процессом автоматического регулирования параметров состояния безопасного плавания было выявлено, что основной задачей судового специалиста при функционировании в рамках эргатической системы, обеспечивающей безопасность плавания, является наблюдение за входом и выходом системы автоматического регулирования, принятие решений по выбору сигналов перенастройки законов регулирования на основе информации об отклонениях и реализация этих решений.
Навигация GPS/ГЛОНАСС в Арктике и полярные сияния
Черноус Сергей Александрович, Шагимуратов Ирк Ибрагимович, Вульфович Борис Аркадьевич, Калитёнков Николай Васильевич
Стр. 806 — 812
Показано соответствие пространственно-временного распределения сияний аврорального овала и пространственно-временных изменений параметров сигнала навигационных спутников. Проанализированы экспериментальные данные о региональных и локальных неоднородностях полного электронного содержания - ПЭС (Total Electron Content - TEC) и данные о задержках сигнала в полярной ионосфере. Использование в качестве индикатора нарушений в работе систем GPS/ГЛОНАСС данных о полярных сияниях может дать возможность значительно повысить точность позиционирования в Арктике с помощью спутниковых навигационных систем (СНС).
Усовершенствование смазки подшипниковой опоры вала
Шеховцева Евгения Владимировна
Стр. 813 — 821
Подшипниковые опоры вала газотурбинного двигателя играют важную роль в обеспечении работоспособности продукции общего и специального двигателестроения. В связи с этим предпринимаются активные попытки повышения работоспособности подшипниковой опоры вала. Такие попытки обусловлены общей тенденцией развития техники, диктующей стремление к компактным машинам и агрегатам, обладающим повышенной надежностью и долговечностью. С этой целью выполнены исследования по выявлению несоответствий в эксплуатации подшипниковых опор валов. Изучены причины возникновения выкрашивания на беговых дорожках наружной обоймы подшипниковых опор вала на разных этапах развития повреждения рабочей поверхности. Рассмотрены основные конструкции подшипниковых опор валов авиационных газотурбинных двигателей и способы их смазки. Отмечены недостатки существующих методов смазки подшипниковых опор вала. Предложена усовершенствованная конструкция узла подшипниковой опоры вала газотурбинного двигателя, которая позволяет улучшить условия смазки и охлаждения подшипниковой опоры вала в результате равномерного подвода масла к зонам контакта наружного кольца подшипника и тел качения с принудительным отводом масла из зоны контакта внутреннего кольца подшипника и тел качения. Дополнительно решена задача улучшения условия подвода смазки к внутренней обойме подшипниковой опоры вала. Разработанная конструкция позволяет применить нетрадиционный способ смазки и охлаждения подшипниковой опоры вала. При этом рекомендуется использовать процесс регулирования микрорельефа на рабочих поверхностях подшипниковой опоры в период притирки. Это позволит улучшить этап приработки и повысить работоспособность и долговечность подшипниковой опоры вала.
Оценка расхождения масс принятого и сданного грузов при определении массы по осадкам (методом драфт-сюрвея)
Якута Ирина Владимировна, Ермаков Сергей Владимирович
Стр. 822 — 829
В статье проведен анализ проблем, связанных с оценкой расхождения масс принятого и сданного грузов при их определении по осадкам (методом драфт-сюрвея) и обусловленных различием условий измерений в портах погрузки и выгрузки (изменением погрешностей, проявляющихся на различных этапах процедуры измерений). Проведено исследование и оценка погрешностей, которые могут возникнуть при определении массы груза вследствие наличия волнения при снятии осадок, использования кренометра для определения осадок с одного из бортов, из-за инструментальных погрешностей при определении плотности забортной воды, проседания судна на течении, а также анализ других возможных погрешностей. Для оценки погрешностей осадки, обусловленных волнением и применением кренометра, предлагается использовать формулы, вывод которых осуществлен в настоящей статье. Для вычисления погрешностей осадки, возникающих из-за проседания судна на течении, рекомендуется применять традиционные формулы скоростного проседания с заменой скорости судна скоростью течения. Для оценки погрешности водоизмещения из-за погрешностей в осадке в статье использовалась грузовая шкала конкретного судна и величина водоизмещения на единицу осадки. В итоге обоснованы два сходных критерия допустимого расхождения в рассчитанных методом драфт-сюрвея массах груза в портах погрузки и выгрузки: строгий и статистический, каждый из которых требует расчета и сведения в одну таблицу всех погрешностей и вычисления общей погрешности водоизмещения. Эти критерии позволят грузополучателю и перевозчику принимать обоснованное согласованное решение о значимости расхождения масс с учетом индифферентности условий и средств измерений.
Определение зависимости уровня потребления корма от функционально-технологических показателей рецептурной смеси
Аксенова Ольга Игоревна
Стр. 830 — 841
В статье рассматривается проблема разработки рецептур кормов для непродуктивных животных в условиях информационной неопределенности, характерной для реальных предприятий, занимающихся выпуском кормов. Анализ литературных источников [1-4] показал, что основные работы посвящены вопросам экструдирования пластмасс и зерновых продуктов при температурных режимах в области 130-200 °С. Этот температурный диапазон не подходит для производства кормов для непродуктивных животных, а исследования, посвященные этой проблеме, практически отсутствуют. Данная работа направлена на выявление зависимости уровня потребления корма непродуктивными животными от функционально-технологических параметров рецептурной смеси, знание которой позволит упростить производителям разработку новых сбалансированных рецептур кормов. Определение этой зависимости проводилось с помощью моделирования методами математической статистики в пакетах Excel и Mathcad, а также методами теории нечетких логических множеств в пакете MatLAB, так как построение полной математической модели затруднено отсутствием явной числовой формы результата, полученного на основании сенсорного анализа. В результате исследования выявлена зависимость уровня потребления корма от функционально-технологических показателей рецептурной смеси для непродуктивных животных, в частности, наиболее высокий уровень потребления корма животными будет достигаться при следующих значениях основных показателей: pH - 6,5; влажность - 9 %; концентрация белковой составляющей 85 %; размер частиц - 0,55 мм; энергетическая ценность - 267 ккал/100 г корма, адекватность данной зависимости для входных переменных - влажность корма и концентрация белковой составляющей - подтверждена экспериментальными исследованиями. Данная работа может быть использована для генерирования оптимального рецептурного состава по функционально-технологическим характеристикам образцов, с целью создания сбалансированных экструдированных кормов.
Характеристика оленины. Исследование витаминного и жирно-кислотного состава мяса одомашненного северного оленя
Богдан Елена Геннадьевна, Туршук Евгения Григорьевна
Стр. 842 — 847
Исследованы витаминный и жирно-кислотный состав лопаточной части одомашненного северного оленя с целью экспериментально обосновать его рациональное использование как компонента здорового питания населения не только Кольского полуострова, но и других регионов мира. Приведены показатели численности поголовья оленей. Обосновано значение северного оленеводства для жизни коренных народов Крайнего Севера. Отражены результаты проведенных исследований витаминного состава мяса одомашненного северного оленя по основным значимым показателям с помощью флуориметрического метода с использованием анализатора жидкости, основанного на кислотном и ферментативном гидролизе пробы, в результате которого происходит высвобождение связанных форм витаминов, а также на щелочном гидролизе пробы с последующим разделением и определением массовой доли витаминов. Обозначено и графически отражено исследование жирных кислот, содержащихся в оленине. При определении состава насыщенных моно- и полиненасыщенных жирных кислот использовался метод газовой хроматографии, основанный на жидкостной экстракции липидов животного происхождения органическими растворителями, и метилировании липидных триглицеридов посредством гидролиза. Результаты проведенных исследований показали неординарные характеристики оленины, ее хорошо сбалансированное соотношение жирных кислот и высокие массовые доли витаминов. Отмечено высокое процентное содержание жирных кислот (насыщенных: пальмитиновой - 26,79 %, стеариновой - 19,15 %, маргариновой - 1,22 %; ненасыщенных: олеиновой - 36,23 %, линолевой - 5,12 %, пальмитолеиновой - 2,68 %) и их значение для человеческого организма. Представлена сравнительная характеристика содержания витаминов в оленине с другими видами мяса (говядиной, свининой и бараниной), которая наглядно отражает высокое содержание витамина С (2,63 мг на 100 г продукта) и витамина В (0,27 мг на 100 г продукта).
Разработка экспериментального стенда для исследования очагов самонагревания в сыпучих средах
Борисенко Дмитрий Иванович, Исаев Андрей Сергеевич, Грибова Наталья Сергеевна, Кечкин Иван Александрович, Кузьмичев Иван Викторович, Локтев Александр Анатольевич, Меркулов Константин Владимирович, Никитина Александра Олеговна, Поддубный Александр Андрееви
Стр. 848 — 853
Для исследования условий возникновения и закономерностей развития очагов самонагревания в сыпучих средах, в том числе и слежавшихся, разработан экспериментальный стенд, позволяющий выявлять взаимные связи теплофизических характеристик исследуемой среды и внешних параметров. Стенд позволяет управлять процессами, протекающими в исследуемой среде: провоцировать возникновение очагов самонагревания и варьировать интенсивность их развития, а также регистрировать пространственно-временные распределения температуры и влажности, по которым восстанавливаются интересующие характеристики среды. Емкость с исследуемой сыпучей средой представляет собой вертикальный цилиндр, в котором реализуется осесимметричная задача за счет возникновения очага самонагревания в толще исследуемой среды - на оси симметрии емкости. Очаг создается в заданном месте сыпучей среды путем доставки в него влаги с заданными характеристиками по специальному каналу и нагреву заданного места до нужного значения. Отвод тепла из очага самонагревания осуществляется за счет передачи тепла охлаждающей жидкости, находящейся в теплозаборной трубке. Теплозаборная трубка помещается внутри системы теплоотвода представляющей собой секционную трубу, устанавливаемую в толще исследуемой сыпучей среды. Для исключения неконтролируемых перетоков тепла из очага самонагревания по системе теплоотвода, секции трубы, расположенные вне зоны провоцирования очага самонагревания, изготавливаются из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Напротив, секция, расположенная в зоне очага, изготавливается из высокотеплопроводного материала. Для улучшения теплового контакта между теплозаборной трубкой и внутренней поверхностью теплопроводящей секции системы теплоотвода используется промежуточный теплоноситель. Попадание промежуточного теплоносителя в пространство между теплозаборной трубкой и внутренней поверхностью теплопроводящей секции системы теплоотвода происходит автоматически при необходимости отвода тепла из очага самонагревания.
Влияние ферментного препарата на качество пресервов в ароматизированном масле из слабосозревающих объектов промысла Северного бассейна
Бражная Инна Эдуардовна
Стр. 854 — 860
Обоснована необходимость разработки новых технологий переработки слабосозревающих объектов промысла Северного бассейна на основе анализа объемов их вылова и с учетом основных направлений государственной политики развития рыбной отрасли. Изложены результаты экспериментальных работ по изучению влияния ферментного препарата на качество, динамику созревания и сроки хранения пресервов из слабосозревающих объектов промысла Северного бассейна. В качестве объекта исследований были выбраны пресервы из путассу в ароматизированном масле. Масло ароматизировали коптильным препаратом "Сквама-2" по разработанным на кафедре технологий пищевых производств соотношениям. Для активизации процесса созревания использовали ферментный препарат из панкриаса камчатского краба (общая активность ферментного препарата равна 74,4 МЕ). Ферментный препарат был разработан на базе ФГБНУ "Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н. М. Книповича" (опытная партия). Пресервы были изготовлены по традиционным технологическим схемам с добавлением ферментного препарата в тузлук при посоле полуфабриката. Цель исследований заключалась в установлении предпочтительной дозы ферментного препарата, его влияния на органолептические показатели, скорость созревания и сроки хранения пресервов. Отбор проб соленого полуфабриката и готовой продукции, подготовку их к анализу проводили по стандартным методикам согласно действующей нормативной документации. Результаты работы показывают, что использование ферментного препарата при производстве пресервов позволяет расширить ассортимент выпускаемой продукции из малосозревающих рыб Северного бассейна. При производстве опытных партий пресервов в ароматизированном масле из путассу с использованием ферментного препарата на основании результатов органолептических и химических исследований установлена необходимая доза ферментного препарата, добавляемого в тузлук при посоле сырья, - 0,05 г/л. Срок хранения пресервов (с массовой долей соли в готовой продукции 6 %) при данной дозе ферментного препарата составил 4 месяца.
Предварительный подбор режима стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" на основе разработанных математических моделей процесса
Маслов Алексей Алексеевич, Столянов Александр Вячеславович, Кайченов Александр Вячеславович, Куранова Людмила Казимировна
Стр. 861 — 868
Целью данной работы является определение предварительных параметров режима стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Для предварительного подбора используется разработанное на кафедре автоматики и вычислительной техники программное обеспечение PRSC "Подбор режимов стерилизации консервов". Для определения параметров модели процесса был проведен предварительный пробный процесс стерилизации и охлаждения в воде с противодавлением консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" в банке № 3 в лабораторном автоклаве АВК-30М. Сбор информации о температуре в стерилизационной камере автоклава и банке с продуктом осуществлялся с помощью логгеров Ellab TrackSense PRO. На основании полученной информации определены три передаточные функции для модели продукта: в наименее прогреваемой области автоклава, средней по прогреву и наиболее прогреваемой. По этим данным в программе PRSC построены временные температурные зависимости в стерилизационной установке. После проведения пробной автоклавоварки получена модель процесса стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Далее в автоматическом режиме подобран режим стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла" по значению фактической летальности близкому к нормативному стерилизующему эффекту (5,9 усл. минут). Также в данной работе подобран ступенчатый режим стерилизации консервов "Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла". Использование ступенчатого режима стерилизации с максимальной температурой 125 °С в стерилизационной камере позволяет сократить продолжительность процесса до 10 %. Однако применение такого режима на практике требует дополнительных исследований. Использование описанного в статье подхода на основе разработанных математических моделей процесса позволяет получить оптимальные ступенчатые и вариабельные режимы стерилизации консервов, имеющих высокую энергетическую эффективность при сохранении высокого качества продукта.
Совершенствование системы охлаждения абсорбционной установки
Похольченко Вячеслав Александрович, Иваней Александр Антонович, Никонова Антонина Сергеевна, Кайченов Александр Вячеславович
Стр. 869 — 877
Рассмотрены вопросы совершенствования системы охлаждения абсорбционной установки для получения высококачественной коптильной жидкости. Представлено описание абсорбционной установки, включающей абсорбер, теплообменник, низкотемпературную камеру, излучатель ультразвуковых колебаний, генератор водного аэрозоля. Представлены сведения о зависимости цветности экспериментальной коптильной жидкости от основных влияющих факторов процесса: температуры хладоносителя и количества сжигаемого топлива. Удельная поверхность топлива и массовая доля воды в топливе определялась по стандартным методикам; прозрачность, цвет и интенсивность окрашивания коптильной жидкости - органолептическим методом. Соответствие коптильной жидкости требованиям действующей нормативной документации по показателям безопасности проверялось стандартными методами определения содержания бенз(а)пирена, фенольных соединений, тяжелых металлов. Предложено уравнение для определения комплексного критерия качества экспериментальной коптильной жидкости на основе показателей ее химического состава. Указаны основные факторы, влияющие на величину совокупного параметра качества экспериментальной коптильной жидкости: уровень звукового давления колебаний, количество сжигаемого топлива, площадь теплообменной поверхности, температура хладоносителя, производительность ультразвукового генератора водного аэрозоля. В результате обработки экспериментальных данных разработано уравнение регрессии процесса получения коптильной жидкости абсорбцией. Путем математического моделирования процесса абсорбции коптильных компонентов дымовой среды мелкодисперсным аэрозолем определены рациональные параметры для процесса получения коптильной жидкости. Разработан проект технологической инструкции по производству коптильной жидкости из дымовой среды и акустически генерируемого аэрозоля. Разработан проект технических условий "Коптильная жидкость AntonioSilver" с апробацией на выпуске партии ароматизированной солено-сушеной продукции из гидробионтов (снеков).