Проведен анализ влияния потоков реактивной мощности на

Б.Б. УТЕГУЛОВ, В.Ф. ГОВОРУН, О.В. ГОВОРУН, Д.В. ГОВОРУН
ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ И
ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
(Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова)
(ТОО «ПавлодарТехЭнерго»)
(Аксуский завод ферросплавов ОАО ТНК «Казхром»)
Проведен анализ влияния потоков реактивной мощности на эффективность электроснабжения потребителей и
надежность работы энергосистемы. Предлагаются методы взаимоотношений потребителей и энергоснабжающих
организаций по регулированию потоков реактивной мощности. Показано, что изменением потоков реактивной мощности
должно производится централизовано энергосистемой.
Реактивная мощность-мощность, которую источник переменного тока в течение одной четверти
периода отдаёт во внешнюю цепь, обладающую реактивным сопротивлением, а в течение другой
четверти периода получает её обратно. Характеризует энергию, не потребляемую во внешней цепи, а
колеблющуюся между внешней цепью и источником, т.е. ёмкостную и индуктивную энергию,
временно накапливаемую, а затем отдаваемую источнику. Эта энергия, необходимая для создания
электромагнитного поля, с помощью которой производится транспорт активной энергии.
На выработку реактивной энергии первичный энергоноситель не расходуется. Она не совершает
никакой работы, поэтому ее невозможно рассматривать как самостоятельный товар. К тому же
электрические станции не продают реактивную мощность компаниям, занимающимся транспортом
электроэнергии.
P
UmIm
 
cos   U  I  cos 90 0  0 ,
2
2
где Um, Im - амплитуды напряжения и тока; U, I - эффективные значения напряжения и тока; π/2
- угол (фаза) отставания тока от напряжения [1].
Реактивная энергия лишь создает условия, при которых активная энергия совершает работу.
Однако эта "обменная" энергия загружает электрические сети, отнимая некоторую часть пропускной
способности элеменов сети K З , приводит к дополнительным потерям активной энергии Pq и
оказывает влияние на уровни напряжения на шинах потребителей на величину U q :
K З 
Q
 tg ;
P
2
 Q  Qi 
Pq  
 R ;
 U

Q  X   jQ  R
,
U q 
U
где Q – поток реактивной мощности на участке сети; Qi – потери реактивной мощности на
предшествующих участках схемы; R  , X  – суммарное активное и индуктивное сопротивление по
которым протекает реактивная мощность.
Повышение энергоэффективности выработки, передачи и потребления электроэнергии позволит
существенно снизить себестоимость электроэнергии и тарифы на потребительском рынке.
Энергоснабжающие компании обязаны при поставке потребителю электроэнергии обеспечить
надежность энергоснабжения и установленное ГОСТ 13109-97 качество электроэнергии.
100
Высокие темпы развития промышленного производства, социальной инфраструктуры и
строительства требуют от энергетической отрасли новых мощностей. Но даже при интенсивной
реализации инвестиционных проектов в энергетике сегодня проблема энергодефицита не будет
решена «одномоментно». Установка и использование на предприятиях-потребителях
компенсирующих устройств (КУ) позволит высвободить дополнительную энергию, а значит, сделать
шаг на пути повышение энергоэффективности предприятия и частичного преодоления
энергодефицита.
В настоящее время энергоснабжающие компании, начиная с определенной величины
установленной мощности (150 кВт и выше) потребителей, берут надбавки за потребленную ими
реактивную мощность, не решая проблему компенсации реактивной мощности. Эти надбавки к
тарифам за реактивную мощность дают возможность энергоснабжающей организации, как
естественной монополии, бесконтрольно увеличивать доходы, не отражая их в составе финансовых
средств. Это противоречит закону «О государственном регулировании тарифов на электрическую и
тепловую энергию в Казахстане».
К тому же принимаются местные, действующие только в энергопоставляющих компаниях,
положения по недопущению присоединения к электрической сети новых потребителей с
установленной мощностью 150 кВт и более или увеличения заявленной (присоединенной) мощности
до аналогичной величины подключенных потребителей без устройств компенсации реактивной
мощности. Таким образом, энергопоставляющие компании перекладывают решение своих проблем
на потребителей электроэнергии.
Следует отметить, что в настоящее время большинство трансформаторов и линий в местных и
районных сетях работают с большой недогрузкой.
К сожалению, в условиях естественной монополии вопросы регулирования режимов остаются за
пределами частных интересов продавцов и покупателей. При отсутствии конкуренции
энергоснабжающие организации не заинтересованы заниматься этими вопросами по собственной
инициативе. Потери электроэнергии
не снижаются. Потребители оплачивают их, так как
фактические затраты на производство и передачу активной и реактивной электроэнергии включаются
в тарифы на потребительском рынке.
Устанавливать компенсирующие устройства на вводе предприятия (на шинах ГПП)
потребителю экономически не выгодно, так как при этом потребитель несет одни убытки, связанные
с приобретением и установкой КУ и дополнительного оборудования. При этом у потребителя
снизятся потери энергии только в трансформаторах, установленных на ГПП. Экономическая
целесообразность установки КУ может появиться при групповом или индивидуальном их
подключении в сети 0,4 кВ непосредственном у потребителя. Однако из-за большого количества
маломощных КУ возрастут ежегодные эксплуатационные издержки.
При определении эффективности компенсации реактивной мощности в расчет обычно принимается
только величина снижения затрат на оплату реактивной энергии и стоимость КУ. А на том факте, что для
выработки реактивной энергии необходима активная энергия и на эксплуатацию КУ требуются затраты,
обычно внимание не акцентируют.
Величина затрат активной энергии на выработку реактивной зависит от типа компенсирующего
устройства. Так, удельные затраты активной энергии на выработку реактивной составляют [2]:
• синхронные электродвигатели Kку = 0,011 ÷ 0,049 кВт/кВАр;
• батарей статических конденсаторов Kку = 0,003 ÷ 0,004 кВт/кВАр;
• статические тиристорные компенсаторы: в режиме потребления Kку = 0,009 ÷ 0,01 кВт/кВАр; в
режиме выдачи Kку = 0,05 ÷ 0,06 кВт/кВАр;
• шунтирующие реакторы Kку = 0,006 ÷ 0,02 кВт/кВАр.
Следует отметить, что при установке КУ необходимо обязательно провести анализ возможных
технологических нарушений в распределительных электрических сетях с выявлением узлов, в
которых будет происходить отключение потребителей из-за недостаточной статической
устойчивости в режимах АПВ и АВР линий (фидеров), отключение асинхронных двигателей или
неуспешный их самозапуск, вызванных пониженным напряжением в узлах нагрузки (центрах
питания) вследствие коротких замыканий в распределительной электрической сети. Это обусловлено
тем, что
QКУ  0C КУ U 2 ,
101
где QКУ - реактивная мощность, выдаваемая КУ; C КУ - емкость КУ; 0 - синхронная частота;
U - напряжение, приложенное к КУ.
Проблема повышения энергоэффективности потребления в электрохозяйстве потребителя
многосторонняя. С одной стороны, она может решаться за счет снижения энергопотребления при
использовании нового энергоэффективного оборудования, энергосберегающих технологий и т. п. С
другой стороны, ее решение определяется снижением затрат на передачу электроэнергии за счет
снижения капиталовложений в электрические сети. С третьей стороны, решение проблемы зависит и
от эффективности регулирования режимов электропотребления. В силу специфики процесса
производства, передачи и потребления электрической энергии режимы работы системы оказывают
влияние на себестоимость ее производства на электростанциях и на ее потери, как в сетях
потребителя, так и энергоснабжающих организаций.
Учитывая специфику реактивной энергии, которая может вырабатываться как производителем
электроэнергии, так и потребителем в некоторых режимах (например, в ночные часы)
энергоснабжающей организации выгодно, чтобы потребитель поглощал излишнюю реактивную
энергию из ее сетей, и она должна оплачивать такое потребление. В часы больших нагрузок она
должна оплачивать реактивную энергию, поставляемую потребителем, имеющим такие возможности.
Целесообразность таких отношений определяется конкретными условиями, которые должны быть
оговорены в договоре.
В связи с этим можно говорить о взаимных услугах энергоснабжающей организации и
потребителя в части нормализации условий потребления и генерации реактивной энергии. Любая
такая услуга направлена на снижение потерь электроэнергии в сетях и улучшения качества
напряжения, в конечном счете, на снижение темпов роста тарифов.
Задача выбора оптимальных потоков реактивной мощности и мест установки КУ в
энергосистеме и электрических сетях имеет целью нахождение такого решения для снижения потерь
энергии и обеспечения качества напряжения, которое обеспечит максимальный экономический
эффект при соблюдении всех технических условий нормальной работы энергосистемы,
электрической сети и приёмников электроэнергии.
В настоящее время требование к минимальному значению коэффициента tgφ для точек
присоединения потребителя к электрической сети 110–0,4 кВ предлагается значительно ужесточить и
установить сosφ = 0,944 (tgφ = 0,35) для сети 0,4 кВ, сosφ = 0,93 (tgφ = 0,4) для сети 6–60 кВ и. tgφ =
0,5 для сети 110 кВ [3]
В энергосистеме наибольшие величины потоков мощности протекают между станциями
(генераторами) и по межсистемным связям. В связи с этим усложнится задача управления
напряжением и потоками реактивной мощности не только в сетях 110-220 кВ, но и на электрических
станциях и в сетях более высокого напряжения. При этом возрастет размерность задачи управления.
Проблема управления режимами усугубится и широким внедрением новых управляемых средств
компенсации реактивной мощности на базе силовой электроники. В тоже время, развивающийся
конкурентный рынок электроэнергии предъявляет повышенные требования к надежности работы
энергосистемы и качеству электроэнергии. Для эффективного использования регулировочных
возможностей электростанций с целью достижения общесистемного эффекта необходимо
координированное (централизованное) управление их режимами (потоками активной и реактивной
мощности).
Известно, что наиболее экономично оборудование работает с номинальными параметрами.
Коэффициент мощности генераторов Sн = 7,5÷137,5 МВА – cosφ = 0,8 (tgφ = 0,75), генераторов
Sн = 188÷941 МВА – cosφ = 0,85 (tgφ = 0,62) и высокоиспользуемых генераторов – cosφ = 0,9 (tgφ =
0,484).
При снижении реактивной мощности генератора до нуля, если нет ограничения по условиям
нагрева обмоток ротора и статора синхронной машины и мощности турбины, выдаваемую активную
мощность можно увеличить до Pmaх = 1,125Рном.
При регулировании напряжения на зажимах генератора вводится понятие статизм по реактивной
мощности. Обычно регуляторы напряжения генераторов пропорционального действия, работающих
непосредственно на сборные шины, настраивают на статическую характеристику со статизмом 4 – 5
%. Это значит, что при изменении реактивной нагрузки генератора от нуля до номинальной
напряжение уменьшается на 4 - 5 % . Регуляторы возбуждения сильного действия генераторов,
настраивают на статическую характеристику со статизмом 0,5 %.
102
При жестких электрических связях между станциями (генераторами) и ручном регулировании
напряжения на шинах генераторов возможны большие перетоки реактивной мощности, так как при
U1 = сonst и U2 = сonst
Q 
(U 1  U 2 ) 2 (U ) 2  kB 2


Z
jX   Oм

,


где Z  ( X   R ) - суммарное сопротивление между точками стабилизации напряжения.
При этом также возможны длительные режимы работы генераторов с ограниченным
возбуждением. Область недововзбуждения определяется из условий устойчивой работы генератора и
определяется максимально допустимым углом нагрузки, который обычно не превышает 70° - 80°.
Вследствие этого возможно недопустимое приближение к границе статической устойчивости и ее
нарушение [4].
При Рг = 1 и Uг = 1 угол нагрузки генератора рассчитывается по формуле


1
 ,
 1/ X d  tg 
 г  arctg
где X d - синхронное сопротивление по продольной оси генератора
В таблице 1 приведено изменение δгo, потока реактивной мощности Q и составляющей потерь
активной мощности Pq  Q /U  в зависимости от сosφ генератора. Из таблицы видно, что при
2
увеличении сosφ угол нагрузки генератора δгo растет и при учете углов нагрузки трансформаторов и
линий суммарный угол электропередачи приближается к предельному по условию статической
устойчивости δпр.идеаль=90о. Особенно быстрое изменение угла будет происходить в режимах
потребления реактивной мощности, которые могут появится при работе линий 110 кВ и выше в
режимах передачи мощности меньше натуральной.
Таблица 1
Изменение δгo и потока реактивной мощности
сosφ
1
0,98
0,96
0,94
0,92
0,9
0,88
0,85
0,83
0,8
tgφ.Q
0
0,2
0,29
0,36
0,43
0,48
0,54
0,62
0,67
0,75
δг
60
53
50
47
46
44
42
40
39
37
0
0,04
0,09
0,13
0,18
0,23
0,29
0,38
0,45
0,56
o
Pq
Управление процессом регулирования режимов осуществляет государство посредством
нормативно правовых документов.
Актуальным является поиск новых решений по совершенствованию структуры управления
режимами электропотребления в электрохозяйстве потребителя, которые обеспечивают повышение
эффективности электропотребления. Это возможно при использовании рыночных механизмов
управления, основанных на заинтересованности потребителей и энергоснабжающих организаций.
Такая структура должна функционировать на основе использования свойств саморегулирования
рыночных отношений в соответствии с законом спроса и предложения. Для эффективного
управления возможно наряду с административными мерами, применение экономических методов
воздействия на потребителей. Такими методами являются скидки и надбавки к тарифам.
Необходимость экономического стимулирования потребителей участвовать в регулировании потоков
реактивной мощности не должна вызывать сомнения. При этом скидки за регулирование потоков
реактивной мощности должны быть пропорциональны эффекту создаваемого потребителем
энергоснабжающей организации, взывающего увеличение пропускной способности элеменов сети
103
K З , снижение потерь активной энергии Pq и улучшения качества напряжения потребителей на
U q .
Надбавки к тарифам за реактивную мощность также должны быть дифференцированы и с одной
стороны стимулировать потребителя к повышению энергоэффективности работы энергохозяйства, а с
другой стороны целенаправленно идти на мероприятия по снижению потерь и себестоимости
передачи электроэнергии.
Необходимость управления режимом регулирования потоков реактивной мощности с помощью
экономических рычагов требует поиска решений, обеспечивающих соответствие механизма скидок и
надбавок действующему законодательству.
Готовящаяся Министерством Казахстана Инструкция (Методика) должна быть согласована с
Министерством юстиции, Министерством экономики и Министерством по антимонопольной
политике Казахстана.
ВЫВОДЫ:
1.
Повышение энергоэффективности передачи электроэнергии оказывает существенное
влияние на надежность работы энергосистемы и зависит от эффективности регулирования
потоков активной и особенно реактивной мощности; Компенсация реактивной мощности до
нормативных величин у всех потребителей приведет к снижению коэффициента запаса
статической и динамической устойчивости;
2.
Для обеспечения эффективности регулирования режимов необходимо внедрение
централизованной системы группового автоматического регулирования напряжения и реактивной
мощности, а также оптимального регулирования активной мощности между станциями,
управляемых диспетчером энергосистемы;
3.
Установку на предприятиях компенсирующего оборудования (статических
конденсаторов, синхронных компенсаторов и др.) производить только с разрешения
энергосистемы. Если она запрещает установку на предприятиях компенсирующего оборудования
(что определяется режимом работы узла нагрузки), а коэффициент мощности электроустановок
предприятий не достигает требуемой величины, то предприятие освобождается от надбавки.
4.
Если потребитель устанавливает компенсирующие устройства и осуществляет
регулирование потребления реактивной энергии и мощности по требованию энергосистемы, а не
исходя из своих собственных интересов, энергосистема должна возмещать ему затраты на их
установку и эксплуатацию.
5.
Скидки и надбавки за регулирование потоков реактивной мощности предприятиями потребителями в сети энергоснабжающего организации дифференцировать в зависимости от
удаленности потребителя от источника и его влияния на качество электроэнергии на шинах
соседних потребителей.
6.
Выдачу в сеть энергосистемы потребителем излишней реактивной энергии
производить только с согласия энергосистемы с обязательным раздельным учетом получаемой и
отдаваемой в сеть реактивной энергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Кудрин Б.И. История компенсации реактивной мощности:// Электрика. 2001. - № 6. - С.26-
29.
2. Инструкция по нормированию расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций
35-500 кВ. РД 34.09.208. – М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.-13с.
3. О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности
для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей
электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании
услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения) Министерство
промышленности и энергетики Российской Федерации, приказ от 22 февраля 2007 г. № 49.
4. Говорун В.Ф. Колебательная устойчивость генератора при работе ограничителя
минимального возбуждения. // Вестник ПГУ. Серия энергетическая, 2006. - №2 –С.16-25.
104
Электрлік тораптарда реактивті қуатты беру мен тұтынудың энергетикалық тиімділігін арттыру мәселелері
Б,Б Утегулов, В.Ф. Говорун, О.В. Говорун, Д.В. Говорун
Реактивті қуат ағындарының энергетикалық жүйе жұмысының сенімділігіне және тұтынушыларды электрмен
қамтамасыз ету тиімділігіне тигізетін ықпалын талдау жүргізілді. Реактивті қуат ағындарын реттеу бойынша тұтынушылар
мен энергия жинақтаушы ұйымдардың өзара қарым–қатынастарының әдістері ұсынылады. Реактивті қуаттың ағындарын
өзгертуді энергетикалық жүйемен орталықтандырылып жүргізілу керектігі көрсетілді.
Challenges for energy transmission's efficiency and consumption of reactive power in electrical grid
B.B. Utegulov, V.F. Govorun, O.V. Govorun, D.V. Govorun
The influence of reactive power flows on the efficiency of electricity consumers and the reliability of the power grid were
analyzed. Methods for the relationship of consumers and the power supply organizations of the flow regulation of reactive power
were proposed. Shown that a change in flows of reactive po wer should be done centrally of the grid operator.
М.М. МЫРЗАХМЕТОВ, В.Н. ТОРУБАРА, Ж.Е. НУРКЕНОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРОВАНИЯ И
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ В ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева)
105
Статья авторов посвящена рассмотрению теоретических основ очистки малоконцентрированных суспензий методом
фильтрования, имеющим широкое применение в технологии очистки воды питьевого назначения. Практическим
приложением теоретических основ фильтрования является метод технологического моделирования процесса для решения
задачи улучшения работы фильтровальных сооружений на водоочистной станции г.Астаны. В статье приведены результаты
исследований на модульной фильтровальной установке по определению некоторых технологических параметров.
При движении воды через фильтрующую среду происходит задержание взвешенных частиц, в
результате чего вода осветляется. Одновременно в фильтрующей загрузке накапливается осадок и
увеличивается гидравлическое сопротивление потоку очищенной воды. Увеличение гидравлического
сопротивления приводит к росту потери напора в загрузке.
Существует несколько теорий процесса очистки малоконцентрированных суспензий
фильтрованием, разработанных различными исследователями. Наибольшее признание в настоящее
время имеет теория Д.М. Минца, которая получила экспериментальное подтверждение и доведена до
практического использования 1.
Теория Д.М. Минца обеспечила методическую основу для многочисленных теоретических и
экспериментальных работ по очистке воды фильтрованием, а также используется при оценке
новейших достижений в области фильтрования 2,3,4.
В основе этой теории лежат физические представления о том, что эффект осветления воды
каждым элементарным слоем загрузки происходит под влиянием двух процессов: а) процесса
изъятия из воды частиц взвеси и их закрепления на зернах загрузки под действием сил прилипания;
б) процесса отрыва ранее прилипших частиц и обратного их поступления в воду под влиянием
гидродинамических сил потока.
Рис.1. Кинетика осветления воды фильтрованием через зернистую загрузку
Кинетика прилипания и отрыва частиц определяет ход процесса осветления воды по толще
слоя фильтрующей загрузки и во времени (рис.1).
Каждая кривая относится к определенному
моменту времени. Кривая 1 характерна для начального периода процесса, а кривая 4 – для периода
предельного насыщения загрузки осадком, на которой толщина слоя загрузки хнас находится в
состоянии предельного насыщения к моменту времени работы фильтра.
Время, в течение которого загрузка способна осветлять воду до требуемой степени, называется
временем защитного действия загрузки.
Одной из основных задач изучения закономерностей процесса осветления воды фильтрованием
является нахождение времени защитного действия загрузки.
Выделим в модели фильтра элементарный слой загрузки толщиной  х на расстоянии х от ее
поверхности (рис.2)
106
Рис.2. Фильтрование в элементарном слое
В этом случае
С  С1 - С2 ,
(1)
где С1 – количество взвеси, задержанной слоем загрузки толщиной  х за ильтро t;
С2 – количество взвеси, вынесенной из слоя за тоже время.
Количество взвеси, задерживаемой слоем фильтрующего материала площадью 1 м2
пропорционально концентрации взвеси в воде на выходе в рассматриваемый слой
С1  вvCxt ,
(2)
где в – постоянный параметр, характеризующий свойства взвеси и фильтрующей загрузки;
v – скорость фильтрования воды;
С – f (x,t) – концентрация взвеси в воде, поступающей в данный слой фильтрующей загрузки.
Количество взвеси, выносимой из того же участка фильтрующего слоя, будет пропорционально
количеству взвеси, накопившемуся в нем к данному моменту
С2 = аxt ,
(3)
где а – параметр, характеризующий прочность взвеси;
 - плотность насыщения порового пространства слоя, отнесенная к единице его толщины;
𝜕С
 = f (x,t) = 𝜕𝑥
( 4)
Учитывая, что С = f (x,t) и  = f (x,t) связаны уравнением баланса взвеси
𝜕𝐶
∂ρ
V𝜕𝑥 = − ∂t
(5)
Из уравнений ( 1 – 3 ) следует
−
𝜕𝐶
𝜕𝑥
𝑎
𝑉
= 𝑏𝐶 − 𝜌
(6)
Отсюда получаем уравнение вида
𝜕2 𝑐
𝜕𝑥
𝜕𝑐
𝜕𝑐
+ 𝑎 𝜕𝑥 + 𝑏 𝜕𝑡 = 0
(7)
Интегрирование этого дифференциального уравнения 5 приводит к сложным функциям,
практическое использование которых требует экспериментального определения параметров
фильтрования а и в.
Для расчетов и анализа работы фильтров проще пользоваться результатами опытов по
технологическому моделированию процесса фильтрования.
Согласно Д.М. Минца для всего многообразия различных форм процесса очистки воды
фильтрованием справедливо уравнение
107
𝜕2 𝑦
𝜕𝑥𝜕𝑇
𝜕𝑦
𝜕𝑦
+ 𝜕𝑥 + 𝜕𝑇 = 0
(8)
где у = С/С0; С – концентрация взвеси в исходной воде; С0 – концентрация взвеси в воде в
конкретный момент времени при движении в толще загрузки;
Х,Т – критерии подобия процесса
фильтрования.
В это уравнение не входят в явном виде параметры фильтрования а и в , которые характеризуют
прочность взвеси и ее способность прилипать к поверхности данного фильтрующего материала.
Изменения концентрации взвеси в воде при ее движении через зернистый слой определяется
только значениями критериев Х и Т.
С/Со =  (Х,Т),
(9)
где Х = вх; Т = аt.
Для решения практических задач необходимо определить связь критериев подобия с
физическими величинами, от которых зависит технологический процесс фильтрования.
Воспользовавшись анализом размерностей, Д.М. Минц 5 показал, что
a =∝ V n1 dm1
]
b = βV n2 dm2
( 10)
где v – скорость фильтрования воды;
d – диаметр зерен фильтрующей загрузки;
n, m – показатели, характеризующие физико-химические свойства воды и взвеси,
устанавливаемые экспериментально.
Обработка данных опытов, проведенных Д.М. Минцем, показала, что при осветлении
природных поверхностных вод n1 =1; n 2 = 0,7; m1= 1; m2= 1,7.
Величины  и , характеризующие влияние свойств взвеси, должны определяться в опытах на
моделях фильтра на каждой конкретной воде.
При обработке результатов опытов можно пользоваться соотношениями:
𝑋
𝑋 ´ = 𝑉 0.7 𝑑1.7 ; 𝑇 ´ =
𝑣𝑡
𝑑
( 11 )
Из уравнения ( 9 ) можно заключить, что при С/Со = const между критериями Х и Т существует
однозначная зависимость. Экспериментальные данные, полученные из серии опытов (рис.3)
показывают, что эта зависимость выражается прямой линией
Х = kT  Xo
( 12 )
Рис.3. Зависимость между Х и T
Тангенс угла наклона прямой линии k , и отрезок, отмечаемый на оси ординат Xо являются
параметрами фильтрования, значения которых, при определенном заданном значении С/Со зависят от
физико-химических свойств воды и взвеси.
108
Зависимость ( 12 ) имеет важное практическое значение, так как она устанавливает связь между
продолжительностью защитного действия, толщиной слоя фильтрующей загрузки, размером ее зерен
и скоростью фильтрования.
Подставляя из ( 11 ) значения Х и Т в выражение ( 12 ) получим
1
𝑥
𝑡3 = 𝑘 (𝑣 1.7 𝑑0.7 −
Х´0 𝑑
)
𝑣
( 13)
где tз – продолжительность защитного действия зернистой загрузки;
х – толщина слоя загрузки;
k и Хо – константы, значение которых зависят от требуемого эффекта осветления воды С/Со.
При осветлении вод с прочной взвесью фильтр выходит на промывку не по проскоку взвеси в
фильтрат, а по достижении предельной потери напора. В этом случае продолжительность
фильтроцикла tн равна
𝑡𝐻 =
𝐻пр −𝐻0
𝐻0 𝑓(𝐴)
𝑏
·𝑎𝑥
(14)
где Нпр и Но – предельная и начальная потери напора в фильтре;
х – толщина фильтрующего слоя;
ℎ 𝑏
𝑓(𝐴) = · ;
𝑡
𝑎𝑖0
h/t – темп прироста потери напора;
io – гидравлический уклон в чистой фильтрующей загрузке.
Чтобы найти зависимость для регулирования работы производственных фильтров и
интенсификации их работы, исследователи ставят основную задачу фильтрационного
технологического анализа воды – получение функций, которые позволяют прогнозировать изменение
концентрации взвешенных веществ и потерь напора в любых сечениях по высоте фильтрующей
загрузки и в любой момент фильтрования 5. При таком подходе целевую функцию, описывающую
процесс осветления воды в зернистом слое, можно представить в виде
F = (v,tф,х,Со,S,,,),
( 15 )
где F – целевая функция, которую следует читать « h и Cф »; h – полные потери напора; Сф –
концентрация взвешенных веществ в фильтрате;
v – скорость фильтрования;
tф – время фильтрования (фильтроцикл);
х – толщина фильтрующей загрузки;
Со – концентрация взвешенных веществ в исходной воде;
S – фактор, учитывающий изменение процесса фильтрования воды под воздействием
изменения физико-химических свойств воды и взвеси;
 - фактор, учитывающий технологическую схему фильтрования;
 - фактор геометрической структуры фильтрующей загрузки;
 - фактор, учитывающий физико-химические свойства фильтрующей загрузки.
Формальное представление целевой функции теории фильтрования ( 15 ) определяет цель
технологического моделирования как нахождение решений этой функции в элементарных физикохимических величинах - v,tф,х,Со, связанных между собой посредством элементарных математических
функций. Численные значения этих величин можно измерить непосредственно и как следствие,
задать их при работе фильтра. Величины - S,,, не являются элементарными, так как измерить их
численное значение непосредственно невозможно. На основании теории подобия справедливо
утверждение о том, что выше обозначенным величинам должна соответствовать постоянная
величина некоего характеристического коэффициента Кх. С изменением любого из названных
факторов величина Кх должна меняться.
Для проверки теоретических положений М.Г. Журбой был обработан ряд экспериментальных
данных различных исследователей 5. Как показали экспериментальные данные, работа фильтров
подчиняется зависимости
109
𝑥
Ф = 𝑣𝑡 = 𝐾𝑥 Ĉ𝑜
( 16 )
ф
Где Ф – критерий подобия работы зернистых фильтров;
х – толщина фильтрующего слоя;
v – cкорость фильтрования воды;
tф – продолжительность фильтроцикла, в течение которого качество фильтрата отвечает
требуемым параметрам;
Ĉ𝑜 – среднее за фильтроцикл содержание взвешенных веществ в исходной воде.
Как показали экспериментальные данные, работа фильтров, на которых были проведены
экспериментальные исследования, подчиняется зависимости ( 16 ).
Поскольку при проиэвольных значениях факторов фильтрования, входящих в целевую
функцию ( 15 ), закономерность ( 16 ) выполняется, то очевидно, она носит характер закона процесса
фильтрования воды.
Согласно М.Г. Журбе 5 наличие некоторой относительной погрешности неизбежно ввиду
того, что существует неконтролируемый шлейф факторов, определяющих работу фильтров.
Предложенная закономерность выполняется как на модельных, так и на производственных фильтрах
6.
Определение параметров фильтрования для воды конкретного водоисточника с целью
получения опытных данных и параметровдля оптимизации фильтровальных сооружений и является
основной задачей технологического моделирования.
Рис.4. Схема экспериментальной фильтровальной установки.
1. Фильтровальная колонка.
2. Патрубки для отбора проб воды с пробоотборниками.
3. Пьезометрические трубки.
4. Бачок с постоянным уровнем.
5. Насадки для регулирования расхода воды.
6. Подача исходной воды на фильтр.
7. Бачок с постоянным уровнем на трубопроводе, отводящим фильтрат.
8. Подача воды для промывки.
9. Подача исходной воды после отстаивания.
Для этой цели была разработана и смонтирована на НФС т. Астаны
пилотная фильтровальная установка ( рис.4,5 ).
Основным элементом установки является модель фильтра в виде фильтровальной колонки
диаметром 150 мм, высотой 3,3 м, что дает возможность размещать в ней достаточный для
экспериментов слой фильтрующего материала и иметь при этом над загрузкой пространство для
поддержания напора при увеличении гидравлического сопротивления в ней.
110
Рис.5. Экспериментальная фильтровальная установка на НФС г.Астаны
Для анализа качества воды по слоям фильтрующей загрузки фильтровальная колонка
оборудована шестью пробоотборниками, установленными на расстоянии 15 – 20 см. Пробоотборники
выполнены из медной трубки диаметром 3 мм. Часть трубки, располагаемой внутри колонки, имеет
длину 10 см. На этой части трубки просверлено по 10 отверстий диаметром 1 мм. Изменение расхода
воды, проходящей по пробоотборнику, осуществляется с помощью винтового зажима,
установленного на шланге, отводящем воду от пробоотборника.
Методика и процесс технологического моделирования процесса фильтрования реализованы в
рамках выполнения НИР, выполняемой ТОО «НИЦ Экотех» по заказу ГКП «Астана су арнасы».
Одной из задач этой работы является определение технологических характеристик различных
зернистых фильтрующих загрузок, которые имеют место на действующих фильтровальных
сооружениях и которые могут получить применение при их реконструкции.
В таблице 1 приведены результаты исследований цеолитовой и песчаной загрузок,
устанавливающих продолжительность фильтроцикла и качество их очистки по показателям мутности
и цветности воды.
Результаты исследований и практические рекомендации планируется реализовать в
практической деятельности предприятия.
Таблица 1
Усредненные характеристики работы модельного фильтра:
1 - цеолитовая загрузка; 2 - песчаная загрузка.
Скорость
фильтрования,
м/ч
Фильтроцикл,
ч
Обьем
профильтрованной
воды, куб. м.
1
1
1
Мутность воды, мг/л
Цветность воды, град
Фильтрат
2
2
Фильтрат
2
Исходной
111
1
2
Исходной
1
2
7,7
9,9
9,9
10,8
11,4
5,6
6,0
8,3
9,6
10,6
7,0
10,0
5,8
6,9
7,3
5,9
6,0
8,2
9,6
11,6
44
29
33
25
31
58
51
24
32
32
28
6
33
25
27
45
51
24
32
32
5,70
4,59
5,23
4,32
5,91
5,20
4,91
3,24
5,10
5,79
3,28
0,96
3,06
2,76
3,75
4,25
4,91
3,24
5,10
5,87
4,3
6,6
6,4
4,1
3,9
11,6
10,6
1,2
7,0
10,8
0,2
1,1
0,9
1,2
0,4
0,4
0,1
0,4
0,4
0,5
0,5
1,3
0,9
1,3
0,8
0,6
0,2
0,4
0,5
0,6
14
17
18
28
14
16
11
22
14
14
9
8
10
12
10
9
5
14
10
5
10
10
10
12
10
10
5
16
11
7
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Д.М. Минц. Теоретические основы технологии очистки воды. –М.: Стройиздат,
1964. -156с.
2.
В.З. Мельцер. Фильтровальные сооружения в коммунальном водоснабжении. –М.:
Стройиздат, 1995. -176с.
3.
М.Д. Минц, В.З. Мельцер. Гидравлическическое сопртивление зернистой среды в процессе
кольматации //ДАН. -1970. –Т. 192. -№2. –С.304-306.
4.
Г.Т. Непаридзе, С.К. Грошев, Р.А. Трофимова. Двухступенчатое фильтрование для очистки
вод рек северных районов //Водоснабжение и санитарная техника. -1986. -№2. –С.4-5.
5.
М.Г. Журба. Очистка воды на зернистых фильтрах. –Львов: Вiща школа, 1980. -398c.
6.
В.А. Клячко, И.Э. Апельцин. Очистка природных вод. –М.: Стройиздат, 1971. -579с.
7.
М.Г. Журба, А.П. Нечаев, Г.А. Ивлева и др. Классификатор технологий очистки природных
вод. –М.: НИИ ВОДГЕО, 2000. -120с.
Фильтрлеу процесін технологтиялық модельдеу және оның қорытындыларын фильтрлер жұмысына орнықтыру
М.М. Мырзахметов, В.Н. Торубара, Ж.Е. Нуркенов
Авторлардың мақаласы азконцентри суспензияларды фильтрлеу тәсілімен тазартудың теориялық негіздерін қарастыруға
арналған. Теориялық негіздемеге практикалық қосымша ретінде процесті технологиялық модельдеу тәсілі Астана
қаласының су тазарту станциясының ғимараттарында фильтрлеу жұмысын жақсарту мақсатын жүзеге асыру болып
табылады. Модельді фильтрлік құрылымда кейбір технолгиялық
параметрлерді анықтау жүргізілген зерттеу
қорытындылары мақалада келтірілген.
Technological modeling of filter process and application of its results in the filter work optimization
M.M. Myrzakhmetov, V.N.Torubara, Zh.E.Nurkenov
The article reviews theoretical bases for the treatment of low concentrated suspension by the filtration that has wide application in
the drinking water treatment technology. The practical application of theoretical bases for the filtration is the method of technological
modeling of the process for solving the tasks of the work improvements in filter installments at the water treatment plant in Astana.
The results of the research on modeled filter installment to identify some technological parameters are presented in the article.
БЕЙСЕНБИ М. А., ТАЙЛАҚ Б. Е.
112
ПРИЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ХАОСА В КОМПЬЮТЕРНОЙ КРИПТОГРАФИИ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева)
В статье приведен анализ применения хаоса в системах связи в области телекоммуникаций в качестве источников
хаотического сигнала, передачи информации, а также для защиты информации.
В статье рассмотрено использование нелинейного хаотического отображения для генерации
псевдослучайной последовательности чисел. Показано, в результате
можно получить
псевдослучайные числа, имеющие вероятностное распределение, близкое к равномерному, и
отличающиеся высоким показателем энтропии, т.е. непредсказуемости.
На сегодняшний день существует много работ, посвященных возможности применения
хаотических процессов для передачи сообщений, что позволяет говорить о перспективности
развития данного направления в области телекоммуникаций в ближайшем будущем.
В работе [1] указаны три отличительные черты хаотических процессов, благодаря которым
применение динамического хаоса для передачи информации перспективно:
1.
Широкополосность. Хаотические сигналы не периодичны и обладают непрерывным
спектром. Для многих типов хаотических сигналов этот спектр занимает весьма широкую полосу,
тем более что вид спектральной характеристики можно задать. В системах связи широкополосные
сигналы используются для борьбы с искажениями в каналах распространения сигнала, в частности, с
такими эффектами, как затухание сигнала в некоторой полосе частот. Таким образом, хаотические
сигналы потенциально применимы для систем связи, использующие широкий диапазон частот.
2.
Сложность. Хаотические сигналы нерегулярны и имеют сложную структуру. Один и тот
же хаотический генератор может создавать совершенно разные процессы при весьма незначительном
изменении начальных условий. Это значительно затрудняет определение структуры генератора и
предсказание процесса
на какое-нибудь длительное время. Сигналы сложной формы и
непредсказуемого поведения являются классическими видами сигналов используемых в
криптографии.
3.
Ортогональность. В силу нерегулярности хаотических сигналов их автокорреляционная
функция обычно быстро затухает. Поэтому сигналы от нескольких генераторов вполне можно
считать некоррелированными, ортогональными. Это свойство указывает на применимость
хаотических сигналов для многопользовательских систем связи, в которых один и тот же диапазон
частот используется несколькими пользователями одновременно.
Исследования в области применения хаоса в системах связи открывают широкие возможности
для практических применений в таких направлениях, как синхронизация приемника и передатчика
[2]; маскировка и восстановление сообщений [3]; восстановление информационных сигналов [4], а
также разработка алгоритмов кодирования – декодирования, позволяющих представить произвольное
цифровое сообщение через символическую динамику хаотической системы [3,4].
В работе [5] приводится классификация динамических систем с точки зрения возможности их
использования в качестве источников хаотического сигнала, содержащего кодированную
информацию, который может быть передан и дешифрован в приемнике с малыми искажениями.
Основной результат работы состоит в том, что передача информации с очень малой вероятностью
ошибки может быть выполнена в том случае, если скорость генерирования информации хаотической
системой, (т.е. топологическая энтропия системы) не меньше, чем скорость выработки информации
источником сообщения (т.е. шенноновской энтропии) за вычетом условной энтропии, вызванной
ограничениями в канале связи (например, шумовые искажения). Динамические системы, у которых
топологическая энтропия совпадает с шенноновской, называются авторами оптимальными
кодирующими системами.
Многие статьи посвящены передаче сообщений с помощью модулированного хаотического
сигнала. Такой способ модуляции имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционно
используемой модуляцией гармонического сигнала. Действительно, если в случае гармонических
сигналов управляемых характеристик всего три (амплитуда, фаза и частота), то в случае хаотических
колебаний даже небольшое изменение параметра дает надежно фиксируемое изменение характера
колебаний [6]. Это означает, что у источников хаоса с изменяемыми параметрами имеется широкий
набор схем ввода информационного сигнала в хаотический (т.е. модуляции хаотического сигнала
информационным). Кроме того, как говорилось выше, хаотические сигналы принципиально являются
широкополосными. В системах связи широкая полоса частот несущих сигналов используется как для
увеличения скорости передачи информации, так и для повышения устойчивости работы систем при
113
наличии возмущений. Шумоподобность и самосинхронизируемость систем, основанных на хаосе,
дают им потенциальные преимущества и над традиционными системами с расширением спектра,
базирующимися на псевдослучайных последовательностях.
Описание различных методов передачи информации с использованием синхронизации
хаотических систем дано в монографии [7]. Рассмотрены такие методы как хаотическая маскировка,
переключение хаотических режимов, нелинейное подмешивание информационного сигнала к
хаотическому и др. На основе сравнительного анализа этих схем авторами сделан вывод о
преимуществах схемы с нелинейным подмешиванием, которая взята в качестве базовой для
исследований. Также приводятся разнообразные результаты численных исследований и
лабораторных экспериментов, показывающие принципиальную возможность использования данного
метода для передачи информации. Отмечены и основные сложности, возникающие при практической
реализации. Авторами делается вывод, что хотя практическое использование хаотических сигналов
сталкивается с целым рядом проблем, эпоха широкого применения динамического хаоса не за
горами.
В работе [8] показана и возможность применения хаоса для защиты информации. Предложенный
там подход называется хаотическим маскированием и состоит в том, что в передатчике к
информационному (полезному) сигналу добавляется хаотический, а в приемнике происходит
обратное восстановление полезного сигнала из смеси. Для выделения полезного сигнала
использовано свойство робастности процесса синхронизации двух систем - фильтра, настроенного и
хаотического генератора. Поскольку полезный сигнал m(t) имеет принципиально другую форму, чем
хаотический, его можно восстановить, подавая на вход приемника смешанный сигнал s(t) = m(t) +
u(t), а затем на выходе приемника восстановить по оценке ur(t) переменной u(t) по формуле m'(t) =
s(t) - ur(t).
Знание основных закономерностей поведения хаотических сред позволяют перейти к
целенаправленному конструированию искусственных систем, процессы самоорганизации в которых
приводили бы к образованию нужных структур. Наиболее развитым приложением здесь является
создание устройств обработки информации на основе применения хаотических систем. Действие
таких устройств базируется на использовании естественной «внутренней» структуры системы и
управлении притоком энергии, т.е. фактически на том же принципе, который положен в основу
контролирования хаотических систем.
В приложениях важно не только уметь записывать и считывать информацию, но и передавать
ее, причем часто в зашифрованном виде [9]. Применение динамических систем позволяет решить эту
проблему несколькими способами. Часть из них базируется на использовании неустойчивых циклов
хаотических систем. Другие основаны на приложении методов символической динамики и
стабилизации таких циклов посредством внешних возмущений. Конкретный оригинальный способ
скрытой передачи полезной информации и кодирования символов алфавита стабилизированными
циклами хаотических систем может быть реализован следующим образом. Каждому
стабилизированному (с помощью выбранного возмущения) циклу ставят в соответствие
определенный символ алфавита. Передавая тем или иным способом такое возмущение на приемник,
можно осуществить трансляцию закодированного символа. Расшифровка состоит в том, что
полученное периодическое возмущение, использованное при кодировании, применяется к
динамической системе, которое зашито в приемнике, т.е. ключом к обработке информации является
сам вид системы. При этом необходимо, чтобы возмущения, приводящие к стабилизации цикла
определенного периода, составляли в пространстве параметров множество положительной меры или
лучше целую область. Тогда каждый символ алфавита может кодироваться не одним конкретным
возмущением, а подмножеством ненулевой меры. Это свойство обеспечивает, в том числе, и
устойчивость данного метода к внешним шумам.
Неустойчивость траекторий хаотических систем делает их чрезвычайно чувствительными к
управлению. Хаотические траектории обладают свойством с течением времени попадать в
окрестность любой точки, принадлежащей аттрактору. Чуткость системы к внешним воздействиям
позволяет управлять ими за счет малозаметных возмущений.
В работе [10] показана взаимосвязь между хаотическими и криптографическими системами на
концептуальном и практическом уровнях. Автором рассмотрены два подхода к практическому
применению нелинейных систем в криптографии: аппроксимация непрерывных систем при помощи
математики с плавающей запятой и бинарный хаос с ограниченным числом состояний.
Динамическая система непрерывного состояния (дискретного времени) может быть задана
итерационной функцией
114
xn1  f ( xn , k ), xn  X  R d , k  K  R dK , n  0,1,2,....
(1)
где xi - дискретные состояния системы. Траектория φ (i, x0) представляет собой
последовательность xο,xι,x2, … . Очевидно, что выражение (1) описывает криптографическую
итерационную функцию, используемую в псевдослучайных генераторах, блочных шифрах и т.д.
Таким образом, и в динамической и в криптографической системах применяют итерационное
преобразование информации, зависящее от параметра.
Все традиционные криптографические системы могут рассматриваться в рамках
синергетического подхода, т.е. как нелинейные динамические системы. Важным требованием к
динамической системе, используемой для генерации ключевых последовательностей, является
псевдослучайность и непредсказуемость.
В
узком
математическом
смысле,
криптосистема
S  X ,Y , K , f
есть
некоторые
преобразование информации f : X  K  Y , определенное на множествах исходных состояний X,
заключительных состояний У и ключей К. Состояние x  X кодирует некоторую полезную
информацию. В компьютерной криптографии множества X  Y  0,1*, K  0,1* , а
преобразование f задано при помощи алгоритма.
Преобразование f может рассматриваться в качестве итерации криптографического алгоритма.
Тогда криптосистема производит последовательность состояний x0, x1, . . . , xi, . . .,




x i  f x i 1 , k  f x 0 , k , x 0  X , k  K .
где
Это последовательность называется траекторией или орбитой системы. Вся траектория
определяется начальным состоянием системы x0 и параметром k.
Последовательное преобразование состояний системы в результате применения некоторой
однотипной элементарной функции f используют в блочных и поточных шифрах, генераторах
псевдослучайных чисел, односторонних функциях.
Таким образом, под криптосистемой в узком смысле можно понимать динамическую систему
i
f , X,K
с нелинейной функцией f, пространством состояний X и пространством параметром К.
Можно предположить, что известные свойства хаотических систем (экспоненциальное
расхождение траекторий, эргодичность, смешивание) окажутся полезными в криптографии при
разработке новых схем шифрования.
С точки зрения объектов изучения между криптографией и теорией хаоса существуют
фундаментальные различия [10]:
1. Криптография изучает эффект конечного числа итерационных преобразований (n < ∞), в то
время как теория хаоса (непрерывного и дискретного) изучает асимптотическое поведение системы
(n→∞).
2. Классические хаотические системы представлены некоторым объектом (множеством)
фазового пространства, который часто имеет дробную размерность (т.е. является фракталом). В
криптографии используют все возможные комбинации независимых переменных, что делает систему
максимально непредсказуемой, и работают с пространствами с целыми размерностями.
3. В компьютерной криптографии рассматриваются системы с конечным числом состояний, а
пространство состояний хаотической системы определено на бесконечном множестве непрерывных
или дискретных значений. Таким образом, все модели хаоса, реализованные на компьютере,
являются приближенными.
Криптографические системы обеспечивают некоторую практическую безопасность, которая в
существенной степени меньше, чем идеальная. Понятия случайности и непредсказуемости
заменяются соответственно на псевдослучайность и вычислительную (полиномиальную)
непредсказуемость. Псевдослучайный объект не может быть отличен от истинно случайного объекта
при помощи доступных вычислительных средств внешнего наблюдателя. Аналогично, поведение
вычислительно непредсказуемого объекта не может быть предсказано вычислительными средствами
наблюдателя.
Естественный хаос (вещество, природа, вселенная) обладает колоссальной размерностью,
бесчисленном множеством состояний и неохватимой сложностью «системы итерационных
функций». Тем не менее, за счет самоорганизации энтропия таких систем существенно меньше, чем у
«совсем случайной» системы соответствующего масштаба. Многомерные хаотические системы не
могут использоваться в шифровании, так как они не репродуцируемы. С другой стороны, генерация
115
ключей (без возможности повтора) при помощи «естественного» хаоса (например, термальный шум в
системном блоке компьютера) широко используется уже сегодня.
Детерминированный хаос, который мы собираемся применить в шифровании, имеет малую
размерность и бесчисленное множество состояний. Очевидно, такие системы «более предсказуемы»,
чем естественных хаос, но могут моделироваться человеком.
К. Шеннон показал, что симметричная схема шифрования безопасна только в том случае, если
ключевая последовательность k имеет равномерный закон распределения (истинно случайна) и ее
битовая длина равна длине исходного сообщения P. На практике такие ключи генерировать и
передавать вызывает множество трудностей. Вместо них используют так называемые
псевдослучайные
последовательности.
Псевдослучайные
последовательности
«кажутся»
случайными, т.е. их закон распределения не может быть эффективно отличен от равномерного закона
(доступными
вычислительными
средствами).
С
другой
стороны,
псевдослучайная
последовательность порождается некоторым детерминированным генератором из короткого ключа
(семени), она легко репродуцируема. Иначе говоря, случайность (неопределенность) семени
«размазывается» по всей последовательности.
Псевдослучайные генераторы играют центральную роль в современной криптографии. Так как
алгоритм криптографического преобразования должен оставаться постоянным в течение шифрования
всего сообщения, меняются только его параметры. Числа псевдослучайной последовательности
используются в качестве параметров криптографического преобразования. Таким образом,
псевдослучайный генератор задает всю цепочку криптографических преобразований. Согласно
выбранному подходу, мы будем рассматривать псевдослучайный генератор как динамическую
систему.
В качестве информации, подлежащей защите, будем рассматривать текстовые сообщения р.
Сообщение, называемое открытом текстом (plaintext), есть последовательность символов
p  p1 , p2 ,....., pn | pi  ,
где алфавит P есть конечное множество символов, используемых для кодирования
информации. В компьютерных криптосистемах, P  Z2  0,1 (бинарный алфавит). Можно
PZ
256
рассматривать символы на алфавите байтов, т.е.
Для практической реализации составим итерационный криптографический алгоритм. На
рисунке 1 представлена система, порождающая последовательность чисел. Любая
последовательность, которая может быть сгенерирована системой, задается начальными состоянием
x0 и параметром k.
x0 ,  ,  , T , k
dp
x  f x0 ,  ,  , T , k 
dm
x
Рисунок 1 - Криптосистема
где, x0 ,  ,  , T , k - шифрующий ключ;
dp – входной поток данных (открытый текст);
dm – выходной поток данных (зашифрованный текст);
Генерация
В смешивающей системе, выборка
xn,ПСП
xn+k, xn+2k, xn+3k … является асимптотически (k →∞)
случайной, т.е. с увеличением k члены выборки будут все менее зависимы.
В работе [11] на основе простейшей нелинейной модели было исследовано порождение
детерминированного хаоса, т.е. возникновение многообразия типов поведения криптографической
системы, варьирующих от простых точек равновесия до множественных хаотических. Рассмотренная
модель нелинейной системы в качестве генератора ПСП показала, что детерминированный хаос
116
может порождать алгоритмически случайные последовательности. Более того, в смешивающей
системе, выборка xn, xn+k, xn+2k, xn+3k … является асимптотически (k →∞) случайной, т.е. с
увеличением k члены выборки будут все менее зависимы. По результатам исследования была
разработана компьютерная программа, в системе программирования Delphi 7.0. На рисунках 2 и 3
показаны результаты выполнения программы, откуда видно, что получено распределение частот
символов зашифрованного файла, близкое к равномерному.
Рисунок 2 - График частот исходного файла
Рисунок 3 - График частот итогового зашифрованного файла
Динамическая система, которая является ключом к расшифровке, обладает хаотическими
свойствами. Входной информации не ставится в соответствие единственная передаваемая
последовательность, теоретически вариантов кодирования бесконечно много.
Таким образом, модель псевдослучайного генератора, построенного на базе хаотической
системы, может порождать бесконечные алгоритмически случайные последовательности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abel A., Scwarz W. Chaos communication – principles, schemes and system analysis. // Proc.
IEEE, 2002. p. 691-710.
2. Дмитриев А.С., Кузьмин Л.В. Передача информации с использованием синхронного
хаотического отклика при наличии фильтрации в канале связи // Письма в ЖТФ, 1999. - С. 71-77.
3. Baptista M.S. Cryptography with chaos // Phys. Lett. A., 1998. p. 50-54.
4. Marino I.P., Rosa Jr. E., Grebogi C. Exploiting the natural redundancy of chaotic signals in
117
communication systems //Phys. Rev. Lett., 2000. p. 2629-2632.
5. Baptista M.S., Macau E.E., Grebogi C. Conditions for efficient chaos-based communication //
Chaos, 2003. p. 145-150.
6. Дмитриев А.С., Панас А.И., Старков С.О. Динамический хаос как парадигма современных
систем связи. //Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1997. №10, С.
4-26.
7. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем
связи. – М.: Физ.-мат. лит., 2002. – 252 с.
8. Cuomo K.M., Oppenheim A.V. Circuit implementation of synchronized chaos with applications
to communications //Phys. Rew. Lett, 1993. p. 65-68.
9. Лоскутов А.Ю. //Устойчивое развитие. Наука и Практика, 2003. №2.
10. Птицын Н., Приложение теории детерминированного хаоса в криптографии. – М.: МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2002. – 81 с.
11. Бейсенби М.А., Тайлак Б.Е. Исследование порождения детерминированного хаоса и
криптографическая система защиты информации в компьютерных сетях. // КарГТУ, Труды
университета, 2009 .- С. 72-75.
Компьютерлік криптографияда хоас теориясының қосымшалары
Мақалада сандардың кездейсоқ тізбегін генерациялауға үшін сызықты емес хаостық моделді қолдану
қарастырылған. Нәтижесінде бірқалыптыға жақын ықтималды үлестірілген және энтропиянын жоғарғы көрсеткішімен
ерекшеленген кездейсоқ сандарды алу мүмкіндігі көрсетілген. Мақалада телекоммуникация аймағында хаостық сигналдың
көзі ретінде ақпаратты беру, сонымен қатар ақпаратты қорғау үшін байланыс жүйесінде хаосты қолдануды талдау
келтірілген.
The applications of the theory of the chaos in computer cryptography
In article is brought analysis of the using the chaos in network communications in the area of telecommunication as sources
of the chaotic signal, issues to information, and for protection of information.
In the article is considered use of the nonlinear chaotic model for generation of the pseudorandom sequence of numbers.
Shown that it is possible to get pseudorandom numbers, which having probabilistic distribution, close to evenly distributed, and
diversified with high factor of entropy.
М.А.БЕЙСЕНБИ, К.С.КУЛЬНИЯЗОВА
МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С
ОДНИМ ВХОДОМ И ОДНИМ ВЫХОДОМ ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева)
118
Предложены методы исследования робастной устойчивости линейных систем управления, основанные на
достаточных условиях: прямом методе Ляпунова и понятии сверхустойчивости
Проблема робастности на сегодняшний день является важнейшей проблемой в теории
управления. Во многих случаях реальные объекты функционируют в условиях той или иной степени
неопределенности, в том числе параметрической. Существует много причин, которыми можно
объяснить параметрическую неопределенность. Неопределенность может быть обусловлена
незнанием истинных значений параметров объектов управления и непредсказуемым изменением их
во времени. При наладке системы управления приходится допускать некоторую неточность ее
работы, например, из-за конечной точности изготовления ее компонент. Параметры системы
управления могут изменяться со временем из-за старения, усталостных явлений, температурных
условий и т.д., в результате чего при управлении процессами даже умеренной сложности
динамические характеристики системы могут быть известны лишь приближенно. Кроме этого, имеют
место неконтролируемые изменения (возмущения) параметров объекта управления, которые не
поддаются контролю и заранее не могут быть скомпенсированы. Очевидно, это может происходить
за счет изменения массы летательного аппарата, качества топлива и т.д., в зависимости от
конкретного объекта и процессов управления. Поэтому исключительно важную роль в теории
управления динамическими объектами играет робастная устойчивость. В общей постановке
исследование робастной устойчивости состоит в указании ограничений на изменение параметров
системы управления, при которых сохраняется устойчивость. Эти ограничения определяются
областью устойчивости по неопределенным и выбираемым, т.е. изменяемым параметрам.
Проблеме исследования робастной устойчивости систем управления посвящено большое число
работ. В этих работах в основном исследуются робастная устойчивость полиномов, матриц в рамках
линейного принципа исследования устойчивости непрерывных и дискретных систем управления
[3,4].
Универсальным является для исследования устойчивости динамических систем прямой метод
А.М.Ляпунова [1,2]. Широкое применение идей данного метода сдерживается отсутствием общего
подхода к выбору или построению функций Ляпунова и трудностями их алгоритмической
реализации.
В настоящей работе предлагается подход к построению функции Ляпунова в форме векторфункции таким образом, чтобы градиент ее был равен компонентам вектора скорости (правой части
уравнения состояния), но с противоположным знаком [5]. Область устойчивости получаются в виде
простейщих неравенств по неопределенным параметрам объекта управления и выбираемым
параметрам регулятора. Исследование робастной устойчивости системы основывается на идеях
прямого метода А.М.Ляпунова[2].
Пусть замкнутся стационарная система управления описывается уравнением состояния:
dx
 Ax  Bu, x  R n , u  R 1
dt
(1)
где
0
1
0  0
0
0
1  0
A 



0
0
0
1
 a n  a n 1  a n 1   a1
0
0
B , x

1
x1
x2

xn
,
.
Закон управления задается в виде скалярной функции:
u (t )  kx(t ),
(2)
где k  k1 , k 2 k n - матрица коэффициентов упрваления размерности 1 n .
Тогда систему (1) в развернутой форме представим в виде:
119
.
x1  x2
.
x 2  x3


x  x
n
 n 1
.

 x n  (a n  k1 ) x1  (a n 1  k 2 ) x 2  (a n  2  k 3 ) x 3    (a1  k n ) x n
(3)
В качестве инструмента исследования устойчивости системы (3) используем основные
положения прямого метода Ляпунова [2]: для асимптотической учтойчивости состояния равновесия
системы необходимо и достаточно, чтобы существовала положительная функция Ляпунова V x
такая, чтобы ее полная производная по времени V x  вдоль решения дифференциального уравнения
состояния (3) – отрицательно определенная функция т.е.
.

V ( x) 
V ( x) dx
 0,
x dt
(4)
Полная производная по времени от функции Ляпунова (4) с учетом уравнения состояния (3)
определяется как скалярное произведение вектора градиента
скорости
V ( x )
от функции Ляпунова на вектор
x
dx
.
dt
Из геометрических соображений выберем функции Ляпунова таким образом, чтобы
антиградиент ее был равным вектору скорости
dx
, т.е. вектор-функции правой части уравнения
dt
состояния (3).
Тогда для полной производной по времени от функций Ляпунова (4) получим:
.

V ( x)   x22  x32 ,, xn2  [(an  k1 ) xn  (an1  k 2 ) xn1 ,,(a1  k n ) x1 ]2 ,
(5)
Из выражения (5) следует, что полная производная по времени от функции Ляпунова всегда
является знакоотрицательной функцией.
Функция Ляпунова можем построить в форме вектор-функции [5] с компонентами:
1 2
x 2 , 0,  , 0)
2
1 2
V2 ( x)  (0, 0,  x3 ,  , 0)
2

   
1 2
Vn 1 ( x)  (0, 0, 0, , x n )
2
1
1
1
2
2
2
Vn ( x)  ( (a n  k1 ) x1 , (a n 1  k 2 ) x 2 , , (a1  k n ) x n )
2
2
2
Здесь компоненты вектора-функций Ляпунова Vi(i  1,2,..., n) построены по компонентам
V1 ( x)  (0, 
вектора градиента:
V1
V1
V1
V
 0,
  x2 ,
 0 ,..., 1  0
x1
x3
xn
x2
V2
V2
V2
V2
 0,
 0,
  x3 ,...,
0
x1
x2
x3
xn
120
dVn 1
Vn 1
dVn 1
,
 0 ,...,
 0,
  xn
dxn
x1
dx 3
Vn
Vn
Vn
Vn
 (an  k1 ) x1 ,
 (an  2  k3 ) xn ,...,
 (a1  kn ) xn
 (an 1  k2 ) x2 ,
x1
xn
x1
x2
Функция Ляпунова в скалярной форме представляется в виде:
V ( x) 
1
1
1
1
2
2
2
2
(an  k1 ) x1  (an 1  k2  1) x2  (an  2  k3  1) x3 ,..., (a1  kn  1) xn ,
2
2
2
2
(6)
Условие положительной определенности функций (6) с учетом отрицательной определенности
квадратичной формы (5), т.е. устойчивости системы (3), получим в виде:
an  k1  0
a  k  1  0
 n 1 2
an  2  k3  1  0




a1  kn  1  0
(7)
Как известно, метод Ляпунова является достаточным условием робастной устойчивости.
Другое достаточное условие робастной устойчивости заключается в использовании
сверхустойчивости вместо устойчивости [4]. Покажем, как такой подход работает на примере
интервального матричного семейства, записанного в виде:
G  (( g ij )) , g ij  g ij0   ij ,  ij  mij , i, j  1,2,..., n ,
(8)
где gij  aij  bi k j - элементы матрицы замкнутой системы G , номинальная матрица системы (1)
G0  (( g ij0 )) сверхустойчива,   ((ij )),   mij - неопределенность, матрица m  (( mij )) задает
масштабы изменения элементов g ij матрицы G , а   0 - размах неопределенности.
Как известно из [4] определить сверхустойчивость невозможно для системы (1) или (3),
записанной с матрицами в канонической управляемой форме, и заведомо нельзя добиться
сверхустойчивости с помощью обратной связи по состоянию. Ситуация может измениться, если
произвести замену переменных - в новых координатах сверхустойчивость, возможно, удастся
обеспечить.
Поэтому преобразованную систему задаем антиградиентом [6] некоторой потенциальной
.
функции (6) x   xV , полученной ранее в виде функций Ляпунова т.е.
.
 x1
.
x 2
 .
x 3


.
x n

 (a n  k1 ) x1
 (a n 1  k 2  1) x 2
 ( a n  2  k 3  1) x3

(9)
_
  (a1  k n  1) x n
Сверхустойчивость номинальной системы (9) определяется выражением [4]:
.
 (G0 )  min ( g ii0   g ij0 )  min(( a n  k1 )), min (a n i  k i  1))  0, i  2,3,..., n.
i
i
j i
121
(10)
Потребуем, чтобы условие сверхустойчивости сохранялось для всех матриц семейства:
 ( g ii0   ii )   g ij0   ij  0, i  1,2,..., n.
j i
Ясно, что это неравенство будет выполнено для всех допустимых  ij тогда и только тогда,
когда
a n0  k10  m11  0
a n01  k 20  1  m 22  0


a  k  1  m nn  0
0
1
0
n
т.е. при
an0  k10
a0  k 0  1
, min n 1 i
), i  1,2,..., n  1.
i
m11
mii
В частности, если mii  1 (масштабы изменения всех элементов матрицы одинаковы), то
   *  min(
 *   (G0 )  min(( an  k1 ), min (an i  ki  1))  0, i  1,2,..., n  1
i
Таким образом, мы в явном виде находим радиус сверхустойчивости инетервального семейства.
Пример: Рассмотрим систему третьего порядка, структурная схема котрой изображена на рис. 1.
g (t )
k1
T1 S  1
1
T2 S  1
K’
K’
x(t )
1
T3 S
Рисунок 1
Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:
W (S ) 
k1 k 2
;
(T1 S  1)(T2 S  1)T3 S
где T1 , T2 , T3 - соответсвенно постояннные времени, k1 и k 2 - коэффициенты усиления.
Обозначая k  k1k 2 , получим характеристическое уравнение замкнутой системы:
G()  (T1  1)(T2  1)T3  k  0
После преобразования получим, что
G ( )  b0 3  b12  b2   b3  0 ,
(11)
где b0  T1T2T3 , b1  (T1  T2 )T3, b2  T3 , b3  k .
122
Разделив все члены характеристического уравнения на b0 , получим
G ( )  3  a12  a 2   a3  0
где a1 
T3
T3
b
b1 (T1  T2 )T3
b
k

; a2  2 

; a3  3 
.
b0
T1T2T3
b0 T1T2T3 T1T2T3
b0 T1T2T3
Матрица уравнений состояния записывается в виде:
0
G 0
 a3
1
0
 a2
0
1
 a1
Из условий устойчивости по Гурвицу [4] имеем:
a3  a1a2 ,
a3  0, a2  0, a1  0,
(12)
или после подстановки значений коэффициентов можно записать в виде:
k  k гр 
T3 T3
k
1
1 1
 ,
 0,
 0,
 0
T1 T2 T1T2T3
T1T2
T2 T1
В (11) произведем замену переменной
S 3
b3
S,
b0
тогда получим
3
2
S  AS  B S  1  0,
где A 
b1
b3
3
(
b3 2
b
) , B 2
b0
b3
3
b3
b0
.
Условия устойчивости, согласно неравенствам (12) имеют вид
A  0, B  0, AB  1,
(13)
В системе координат А, В область, устойчивости располагается выше гиперболы АВ=1, носящей
название гиперболы Вышнеградского (рис. 2)
Рисунок 2
По разработанной методике, базирующейся на идее второго метода Ляпунова, получим:
123
a1 
(T1  T2 )T3
T3
k
 0, a 2 
 0, a3 
0
T1T2T3
T1T2T3
T1T2T3
a1  1 
a3  1 
(T1  T2 )T3
T3
 1  0, a 2  1 
1  0
T1T2T3
T1T2T3
k ãð
T1T2T3
(14)
 1  0.
Из группы неравенств (14) получим условия нахождения системы на границе устойчивости:
(T1  T2 )T3  T1T2T3 ,
T3  T1T2T3,
k гр  T1T2T3
Отсюда
T3 T3

 T3 ,
T1 T2
T3  T1T2T3 ,
k гр  T1T2T3
T3  k гр .
k гр 
T3 T3

T1 T2
т.е. границы устойчивости совпадают.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости – М.: Наука, 1967.- 225с.
2. Малкин И.Г. Теория устойчивости движения-2-е изд.-М.: Наука, 1966. -540с.
3. Siljak D.D. Parameter space methodsfor robust control design: a guided tour //IEEE Tr. on
Autom. Control.-1989.-34. №7-P.674-688.
4. Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление – М.: Наука, 2002.-303с.
5. Бейсенби М.А., Кульниязова К.С. Об одном подходе построения функции Ляпунова для
исследования
робастной устойчивости систем управления // Тезисы докладов
Международного конгресса «Нелинейный динамический анализ-2007», Санкт-Петербург,
2007.- С.74
6. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. – М.: Мир, 1981.-239c.
Параметрілік көмескілік жағдайында бір кірісті және бір шығысты сызықтық басқару жүйелерінің
орнықтылығың зерттеу әдістері
Ляпунов тура әдісі және аса орнықтылық түсінігі жеткілікті шарттары негіздеген робасты орнықтылығын зерттеу
әдістері сынылған
A method of analysis of stability of linear SISO control systems with parametric uncertainty
Methods of analysis of robust stability of linear control systems are offered. The methods are based on sufficient conditions
such as Lyapunov direct method and super stability concept
124
БЕКЕНОВ Т.Н., МАШЕКЕНОВА А.Х., КОРНЕВ В.А.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
(ЕНУ им.Л.Н.Гумилева)
(ВКГТУ им. Д. Серикбаева)
Статья посвящена вопросам повышения эксплуатационной надежности автомобилей. Значительная доля
эксплуатационных затрат на поддержание надежности автомобилей, как показывает практика, приходится на процесс
контроля. Одним из реальных путей повышения эффективности использования автомобильного транспорта является
внедрение современных средств диагностирования в процесс технического обслуживания автомобилей. Для решения этой
задачи авторами выбрана графическая модель оптимизации уровня рисков в системе технического обслуживания
автомобилей и рассмотрена задача минимизации суммарных затрат на систему диагностирования.
Одной из важнейших проблем в работе автомобильного транспорта является надежность.
Надежность автомобиля закладывается при его производстве на заводе и поддерживается в
эксплуатационных условиях. Эксплуатационная надежность автомобилей зависит от достаточно
большого количества факторов, среди которых доминирующую роль играют система технического
обслуживания и «человеческий» фактор, т.е., уровень профессиональной подготовки водителя.
Система технического обслуживания стала настолько важна и для завода – изготовителя, что во
многих странах с развитым автомобилестроением рассматривают вопросы поддержания
эксплуатационной надежности как один из собственных бизнес-процессов. Подобный подход
рассматривается и в данной статье. Причем данная задача исследуется с позиции экономической
оптимизации соотношения рисков производителя и владельца автомобиля. Значительная доля
эксплуатационных затрат на поддержание надежности автомобилей, как показывает практика,
приходится на процесс контроля [1].
С
Ссум
Спотер
Сзатраты
Кopt
К качества; Сзатраты – затраты на
С – затраты; Ссум – суммарные затраты; Спотер – потери от снижения
создание и эксплуатацию системы ТО; К – качество работ; Кopt – оптимальное качество.
Рис. 1 – Графическая модель оптимизации уровня рисков в системе технического
обслуживания автомобилей
Качество контроля во многом определяет уровень рисков в процессе принятия решений и
эксплуатационных потерь.
Современные средства технического обслуживания автомобилей
разрабатываются на базе новейших достижений науки и техники - новых компьютерных контрольноизмерительных технологий, математических методов, средств радиоэлектроники и т.д.
Использование указанных технологий существенно повышает достоверность диагностических и
регулировочных операций, но одновременно возрастают затраты на техническое обслуживание
автомобилей, и возникает задача поиска оптимального баланса между качеством работ и их
стоимостью. Для решения этой задачи нами был выбран классический подход,
который в
графической интерпретации представлен на рисунке 1. Подобная задача рассматривалась в работе
Крамаренко Г.В.[2]. Однако в рыночных условиях изменились экономические отношения между
125
субъектами бизнес-процессов, а также серьезно изменилась стоимость современного оборудования,
что естественно отразилось на эмпирических моделях.
Для построения модели оптимизации требований к параметрам системы ТО автомобильного
транспорта необходимо решить главную и самую сложную задачу – оценить количественно
экономические издержки и выгоды.
Одним из реальных путей повышения эффективности использования автомобильного
транспорта является внедрение диагностирования в процесс технического обслуживания
автомобилей. Внедрение средств диагностики связано с дополнительными затратами с целью
сокращения еще больших затрат в сфере эксплуатации автомобилей за счет уменьшения расхода
топлива, трудоемкости технического обслуживания и текущего ремонта и увеличения
эксплуатационной надежности.
Качество диагностических работ зависит от достоверности контроля. С повышением
достоверности, как это следует из рис. 1, стоимость контрольно-измерительных работ возрастает, но
при этом уменьшается опасность ошибочных решений при постановке диагноза и их последствий.
Следовательно, существует оптимальная достоверность, которая
соответствует минимуму
суммарных эксплуатационных затрат.
В известных формализованных математических моделях оптимизации точностных
характеристик обратная связь не учитывается, в результате чего задача сводится к пассивному
контролю. При этом утрачивалась специфика диагностирования, заключающаяся в активном
воздействии на объект, что обеспечивает эффективность диагностирования, т.к. информация о
техническом состоянии объекта сама по себе еще экономического выигрыша не дает. Учет
характеристик и связей всех звеньев указанной системы позволит составить более полную и точную
модель процесса диагностирования автомобилей.
Эффективность подсистемы определяется критерием функционирования большой системы, в
которую она входит. Поэтому ошибочные решения, принятые на нижнем уровне системы
(подсистемы) – пост диагностирования выльются в материальный ущерб на уровне системыавтохозяйства или предприятия.
С этих позиций рассмотрим задачу минимизации суммы затрат на диагностическую систему
(т.е. затрат на приобретение и эксплуатацию оборудования) и потерь за этот же период в функции
достоверности диагностирования. В аналитическом виде эта функция будет иметь вид:
Ссум = C1(σ) + С2(Рнб;Рлб),
(1)
где C1(σ) – затраты на приобретение и эксплуатацию прибора, контролирующего некоторый
диагностический параметр с погрешностью, равной среднеквадратическому отклонению σ.
С2(Рнб;Рлб) – экономические потери за этот же период эксплуатации в функции рисков
диагностирования;
Рнб – вероятность необнаруженного брака;
Рлб – вероятность ложного брака.
Из выражения (1) следует, что внедрение диагностирования приводит к изменению критерия
Ссум в двух направлениях – к его увеличению за счет дополнительных затрат на оборудование C1(σ) и
уменьшение критерия за счет сокращения потерь в процессе эксплуатации С2(Рнб;Рлб) Потери
С2(Рнб;Рлб) обусловлены вероятностями Рнб, Рлб и их можно представить в виде суммы двух слагаемых
С2(Рнб;Рлб) = Снб(Рнб) + Слб(Рлб),
(2)
где Снб(Рнб) – вероятные потери от необнаруженного брака;
Слб(Рлб) - вероятные потери от ложного брака.
Перерасход топлива от качества приборов (точности в %) в литрах представлен в таблице 1.
Таблица 1
Эксплуатационные потери в функции качества инструментальных средств диагностирования
бензиновых автомобилей
Кол-во
автом.,
шт.
Годовой расход
бензина, литр
20 тыс.км в год
Перерасход топлива от качества приборов
(точности в %) в литрах
10%
5%
2%
1%
126
10
100
200
500
1000
20 000
200 000
400 000
1000 000
2000 000
2 000
20 000
40 000
100 000
200 000
1 000
10 000
20 000
50 000
100 000
700
7 000
14 000
35 000
70 000
500
5 000
10 000
25 000
50 000
Эксплуатационные потери в денежном выражении состоят в основном из перерасхода топлива
плюс эксплуатационные затраты на обслуживание оборудование, а также амортизационные
отчисления из расчета пяти лет эксплуатации приборов. При этом, авторы исходили из
предположения, что в случае отсутствия диагностических средств, средние эксплуатационные потери
с учетом снижения ресурса двигателя можно принять равными 12% от стоимости годового
потребления топлива, что подтверждается на практике. Снижение до нуля перерасхода топлива путем
индивидуальных регулировок каждого двигателя при наличии даже самого точного оборудования
невозможно и, согласно данным [3], его можно принять равным 1 – 2% от среднегодового расхода
топлива. Расчет стоимости перерасхода топлива в эксплуатационных условиях в функции качества
инструментальных средств диагностирования представлен в таблице 2, а экономия топлива при
диагностировании в функции качества в таблице 3.
Таблица 2
Стоимость перерасхода топлива в эксплуатационных условиях в функции качества
инструментальных средств диагностирования
Кол-во
автом.,
шт.
10
100
200
500
1000
Стоимость
перерасхода топлива из
расчета 10% от среднего
в год; 100 тг/л
200 000
2 000 000
4 000 000
10 000 000
20 000 000
Стоимость
перерасхода
топлива
при
диагностировании функции качества контроля, тенге
10%
5%
2%
1%
160 000
1 600 000
3 200 000
8 000 000
16 000 000
100 000
800 000
1 600 000
5 000 000
10 000000
60 000
600 000
1 200 000
3 000 000
6 000000
55 000
550 000
1 100 000
2 750 000
5 500000
Таблица 3
Стоимость экономии топлива в функции качества диагностирования бензиновых автомобилей
Кол-во
Перерасход
автом, шт. топлива из
расчета 10% от
среднего в год в
тенге, 100 тг/л
10
200 000
100
2 000 000
200
4 000 000
500
10 000 000
1000
20 000 000
Экономия топлива при диагностировании в
функции качества, тенге
10%
5%
2%
1%
40 000
400 000
800 000
2 000 000
4 000 000
100 000
1200 000
2 400 000
5 000 000
10 000000
120 000
1400 000
2 800 000
7 000 000
14 000000
145 000
1 450 000
2 900 000
7 250 000
14500000
Суммарная экономическая эффективность от сокращения расхода топлива в функции качества
диагностирования с учетом амортизации приборов (для прибора 10 000 000 тг., срок амортизации 10
лет, амортизационные отчисления 1 000 000 тг) в таблице 4.
Таблица 4
Суммарная экономическая эффективность от сокращения расхода топлива в функции качества
диагностирования с учетом амортизации приборов
Кол-во
Стоимость
Экономическая эффективность с учетом
127
автомо
билей,
шт.
перерасхода
топлива из расчета
10% от среднего в
год в тенге, 100
тг/л
амортизации приборов в функции качества, тенге
10%
5%
2%
1%
10
200 000
-960 000
-900 000
-880 000
-855 000
100
2 000 000
-600 000
200 000
400 000
450 000
200
4 000 000
-200 000
1 400 000
1 800 000
1 900 000
500
10 000 000
1 000 000
4 000 000
6 000 000
6 250 000
1000
20 000 000
3 000 000
9 000000
13 000000
13500000
Суммарная экономическая эффективность от сокращения расхода топлива в функции качества
диагностирования с учетом амортизации приборов и стоимости их эксплуатации (для прибора
стоимостью 10 000 000 тг., амортизация 2 000 000 тг в год) в таблице 5, а эти же показатели для
прибора стоимостью 4 800 000 тг., и амортизации 480 000тг в год в таблице 6.
Таблица 5
Суммарная экономическая эффективность от сокращения расхода топлива в функции качества
диагностирования с учетом амортизации приборов и стоимости их эксплуатации
Кол-во
авто-лей,
шт.
Стоимость
перерасхода топлива
из расчета 10% от ср.
в год в тенге, 100
тг/л
Экономическая эффективность с учетом
амортизации приборов в функции качества, тенге
10%
5%
2%
1%
10
200 000
-1960 000
-1900 000
-1880 000
-1855 000
100
2 000 000
-1600 000
-800 000
-600 000
-550 000
200
4 000 000
-1200 000
400 000
800 000
900 000
500
10 000 000
0.0
3 000 000
5 000 000
5 250 000
1000
20 000 000
1 000 000
7 000000
11 000000
11500000
Таблица 6
Суммарная экономическая эффективность от сокращения расхода топлива в функции качества
диагностирования с учетом амортизации приборов и стоимости их эксплуатации (для прибора
стоимостью 4 800 000тг., амортизация 480 000тг в год)
Количество
Стоимость
перерасхода
автомобилей, топлива из
шт.
расчета 10%
от среднего в
Экономическая эффективность с учетом
амортизации приборов в функции качества, тенге
10%
5%
128
2%
1%
год в тенге,
100 тг/л
10
200 000
-440 000
-340 000
-320 000
-295 000
100
2 000 000
-40 000
760 000
960 000
1010 000
200
4 000 000
360 000
1 960 000
2 360 000
2 460 000
500
10 000 000
1 360 000
4 560 000
6 560 000
6 740 000
1000
20 000 000
3 560 000
9 560 000
13 560000
14 060000
Как следует из таблицы 6, для случая амортизации прибора в течение десяти лет стоимостью
4 800 000 тг. положительная доходность начинается для парка равного 100 обслуживаемых
автомобилей, начиная с точности 5%. Чтобы повысить рентабельность СТО следует рекомендовать
не ограничиваться только марками автомобилей производства АО «АЗИЯ АВТО».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Корнев В.А. Макенов А.А. Современные методы моделирования процессов принятия решений
в системах управления. – Усть-Каменогорск: ВКГУ, 2008. – 148 с.
2 Корнев В.А., Крамаренко Г.В. Оптимизация метрологических показателей средств
диагностирования //Прогрессивные методы технической эксплуатации автомобилей: Сб. науч.
тр./МАДИ. – М.: 1983. – С. 43-53.
3 Корнев В.А. Способ обеспечения оптимальной достоверности диагностирования
топливной аппаратуры дизелей переносными приборами: Автореф. дисс. канд. техн. наук. –
М., 1983. – 20 с.
Precision parameters optimization of vehicle diagnostic process
Bekenov T.N., Mashekenova A.H., Kornev V.A.
This article is dedicated to improvement issues of automobile use reliability. Control process takes considerable proportion of
operational costs for keeping automobile reliability as practice shows. One of realistic ways of improvement of automobile usage
efficiency is implementation of modern diagnostics tools in process of automobile technical service. Authors chose diagrammatic
optimization model of risks level in system of automobile technical service and considered minimization problem of combined costs
for diagnostic system in response to this issue.
Автокөлік құралдарының диагностикалау үрдісіндегі көрсеткіштерінің дәлдігін тиімділеу
Бекенов Т.Н., Машекенова А.Х.,Корнев В.А.
Мақала автомобильді пайдалану сенімділігін арттыру сұрақтарына арналған. Автомобиль сенімділігін қамтамасыз
ететін пайдалану шығынының едәуір үлесі, тәжірибелердің көрсетулері бойынша, бақылау үрдісі кезіне сәйкес келеді.
Автомобиль көлігін пайдалану тиімділігін арттырудың нақты бір жолы ол, автомобильге техникалық қызмет көрсету үрдісі
кезінде бүгінгі заманғы диагностикалау құралдарын енгізу болып табылады. Осы сұрақтарды шешу үшін авторлармен
автомобильге техникалық қызмет көрсету жүйесіндегі тәуекел деңгейін тиімділеудің графикалық үлгісі алынған және
диагностикалау жүйесіне кететін қосынды шығындарды азайтудың жолдары қарастырылған.
129
ИШАНКУЛОВ М.Ш., РАХИМЖАНОВ Б.К.
ДАННЫЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ В ВЫЯВЛЕНИИ
МЕГАСТРУКТУР АЛЛЮВИАЛЬНОГО КОНУСА ВЫНОСА НА ТЕРРИТОРИИ
ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева)
В данной статье описываются методы применения данных дистанционного зондирования Земли в изучении форм и
структур земной поверхности. Статья выполнена на примере впервые обнаруженного авторами статьи аллювиального
мегакуса выноса на территории Казахстана, которая представляет огромный интерес для изучения вопросов
формирования экосистем, геоморфологии, а также широкого круга вопросов касающихся наук о земле.
С вступлением человечества в новый информационный этап научно-технического развития
наблюдается тенденция информатизации наук. Так с появлением доступных для широкого круга
исследователей данных дистанционного зондирования Земли, представители наук о земле
вооружились новыми методами исследовании. Сбор пространственной информации с помощи
искусственных спутников земли и постобработка полученных результатов стало самостоятельным
направлением, которое уже имеет свои правила и представления. Особую актуальность применения
данных ДЗЗ представляет для исследовании на больших территориях. По этому исследование
территории Казахстана с помощью данных дистанционного зондирования и ГИС моделирования
является актуальнейшим направлением наук о земле в виду огромной площади и широтнозонального разнообразия страны.
В этой статье мы представляем один пример применения данных дистанционного зондирования
земли для обнаружения аллювиального мегаконуса выноса на территории Казахстана.
Рельеф как индикатор новейших, и в особенности современных тектонических движений имеет,
в большинстве случаев, большую наглядность, чем тектоническая структура. Метровые, а иногда и
дециметровые перемещения вдоль активных тектонических линий в геологическом смысле
мгновенно отражаются в хорошо заметных формах рельефа, в то же время их выявление в
геологической
структуре
часто
затруднено
даже
при
наземных
исследованиях.
Наиболее чувствительным к тектоническим движениям экзогенным процессом является, вероятно,
водная эрозия. Процессы аллювиального выноса горных пород занимают длительные геологические
периоды тем самым формируя области отложении на огромных территориях. Любые ослабленные
зоны, например зоны повышенной трещиноватости, подвергаются эрозии в первую очередь, на них
укрепляется гидросеть, и они обнаруживают себя в рельефе в виде эрозионных ложбин разной
масштабности. Развитие площадных структур часто сопровождается изменением региональных
уклонов местности и соответственно перестройкой плана гидросети, перехватом и отмиранием одних
долин и развитием других. Итогом эволюции эрозионной сети того или иного региона является
характерный рисунок расчлененности его рельефа. Рисунок расчлененности наиболее легко
выявляется на космических снимках; классификация рисунков эрозионной сети и обособление
участков местности соответственно этой классификации являются простым, но очень наглядным и
надежным методом неотектонического районирования.
Аллювиальные конусы выноса являются объектами исследовании таких наук как
геоморфология, геология, география, седиментология, почвоведение и экология. Аллювиальные
мегаконусы сформированные на засушливых и полузасушливых зонах представляют особый интерес
для исследовании.
В геоморфологии выделяют конусы выноса по происхождению, по физическим параметрам,
возрасту и характерам конуса формирующих процессов. Геоморфологические измерения
аллювиальных конусов выноса в качестве самостоятельной проблемы установилась в середине 20
века в западной литературе.
Исследования конусов выноса в пределах наук о земле имеет значение в следующих
направлениях:
-для понимания физико-географических процессов формирующих конусы выноса;
-для изучения палеоклиматических условии территории;
-для изучения вопросов формирования экосистем;
-для изучения вопросов природно-ресурсного потенциала территории;
-управление природными ресурсами (земельными, водными);
130
-изучение структур конусов для поиска полезных ископаемых.
Исследования по изучения конусов выноса были проведены ранее в районах Quebrada
Tambores, Salar de Atacama и Сoastal Cordilerra cеверный регион Чили, в Британской Колумбии в
Канаде, в бассейне Aborkoh в Иране, регион Sajo-Hernad Венгрия, регион Andeaen RangesАргентина, Wadi Al-Bih серерная часть ОАЭ и Оман, регион Great Basin- Невада в США, Spartan
piedmont в Греции а также в Австралии и в северных регионах Африки. Исследования в этих
регионах получили живой интерес среди седиментологов, геологов и палеонтологов в зарубежных
странах.
На рисунке 1. иллюстрирован регион обнаружения аллювиального конуса выноса занимающая
огромную площадь в центральном регионе Казахстана.
Таким образом мы имеем дело с вопросами впервые обнаруженного нами и аллювиальной
мегаструктуры на территории Казахстана. [1,2]
-площадь аллювиального мегаконуса выноса на территории Казахстана.
Рис 1. Космический снимок территории Казахстана со спутника Landsat TM, пространственное
разрешение 30 метров на пиксель. Режимы съемок RGB,NIR. [2,2]
Cнимок представляет из себя мозаику из покрытии на данную территорию выполненных в
течении одного вегетационного сезона за 2006-2008 годы. оскольку свойства почв, растительности и
влажности напрямую зависят от особенностей природных зон, невозможно использование
стандартных линейных комбинаций зональных снимков, даже получаемых одной съемочной системой.
Поэтому такие комбинации носят эмпирический характер. Так, например, для сельскохозяйственных
территорий среднего запада США разработанное преобразование "ша почка с кисточкой", основанное на
эмпирических комбинациях зональных снимков, получаемых системой Ландсат ТМ, имеет вид [1,5]:
Яркость почв =
= 0.3037В+0.2793В+0.4743В+0.5585В+0.5082ВЛ0.1863ВТ
Зеленость =
= -0.2848ВГ0.2435В2-0.5436В+0.7243В4+0.0840В5- 0.1800ВГ
Влажность =
= 0.1509В, +0.1973В2 +0.3279В3 +0.340бВг 0.7112В 5~ 0.4572В7,
Дымка =
= -0.8242В,+0.0849В2+0.4392В3 -0.0580В4+0.2012В5 - 0.2768В7, где В — В5н В7~ зональные яркости.
Это преобразование применимо к снимкам Ландсат ТМ для выявления типов растительности и в
разных климатических зонах, но другие объекты на снимке, такие как незеленая растительность, типы
почв, могут быть представлены данным преобразованием неадекватно.
Радиолокационные съемки в настоящее время выполняют множество спутниковых систем. В
Казахстане с 2004 года ведется прием данных с канадского радиолокационного спутника
131
RADARSAT. Съемки выполняются L -23.5 см, C-5.8 см, X-зона 3.1 см диапозонах. Для выделения
границ и получения высотных гипсометрических значении в данном случае использовано покрытие
гранулами радиолокационных съемок –ASTER. Пространственное разрешение съемок 30 метров на
один пиксель при сечении рельефа по высоте один метр. На рис 2. выделена граница исследуемого
мегаконуса выноса, высотные значения снимка выражены градацией цвета от темных до светлых
участков снимка. Высота рельефа территории казахского мелкосопочника варьируется в пределах
120-450 метров над уровнем моря.
- Аллювиальный конус выноса на территории Казахстана.
Рис 2. Покрытие радарных съемок системы Aster, линией черного цвета выделен район обнаруженного
аллювиального конуса выноса. [3]
Далее для визуализации и выделения линии стока получена трехмерная модель интересующей
нас территории. На рисунке 3. выделена линия стока, также общий вид исследуемого объекта в виде
трехмерной модели рельефа.
Рис 3. Трехмерная модель обнаруженного аллювиального конуса выноса.
На основе трехмерной модели рельефа мы выделяем структуру мегаконуса и ее
морфометрические составляющие. При рассмотрении структуры конусов выноса принято разделять
области формирования, водосбора и выноса аллювиального отложения. Характерной особенностью
рассматриваемого нами объекта является огромная площадь занимаемая данным конусом. Общая
площадь конуса составляет 8571,2 кв.км, из них 240,7 кв.км занимает область формирования, 695,8
132
кв.км область водосбора, 1794,7 область деятельности, 5840 кв.км занимает площадь накопления
осадков.
Площадь составляющих объекта и общий вид каждого из сегментов конуса показано на
рисунке 4.
Рис.4. Морфометрические составляющие конуса выноса.
А-область формирования конуса выноса, В-область деятельности конуса выноса, С-область
равновесия конуса выноса, D- область устойчивости конуса выноса.
Соотношения высотно-площадного распределения выноса имеет градуированный вид с
уклоном склона на 60º по направлению к области выноса.
На рисунке 5. представлена график соотношения высоты и площади на каждом из сегментов
конуса.
Рис 5. Соотношение высотно-площадного распределения конуса выноса.
Далее мы применяем методы автоматизированной классификации снимка на интересующую нас
территорию. Классификация производится на программном комплексе ERDAS Imagine 9.3, алгоритм Isodata.
133
Автоматизированное географическое дешифрирование снимков основано на классификации
изобразившихся на них объектов. Процесс классификации состоит в распределении всех пикселей
снимка по классам в соответствии с отражательной способностью (значением спектральной
яркости) каждого из них в одной или нескольких зонах спектра, например, типы растительности
или классы использования земель (городские территории, пастбища, пашни, водные объекты, леса).
Таким образом, процесс распределения пикселей по классам осуществляется в спектральном
пространстве. Если пиксель удовлетворяет определенному набору условий, он приписывается к
классу, который соответствует заданному критерию. Такой процесс также называют сегментацией
изображений. Трудности классификации связаны, прежде всего, с изменчивостью признаков отражательная способность меняется в зависимости от времени суток, сезона и т.д. [1,4]. На рисунке 6.
приведен пример применения алгоритма неконтролируемой классификации мультиспектрального
снимка на 12 классов, так как для выполнения контролируемой классификации по эталонам
требуются опорные точки распознавания сбор которых производится полевыми методами
исследовании.
- площадь наблюдаемого конуса выноса.
Рис 6. Пример применения алгоритма неконтролируемой классификации ISODATA, на основе
покрытия Landsat TM, выделено 12 классов пикселей из которых выделен слой гидрографии на
интересующую территорию
Выделяемые по снимку классы могут быть связаны с известными объектами земной
поверхности или просто представлять области, которые "смотрятся различно" на экране монитора.
Примером классифицированного изображения является карта участка территории, отображающая
растительность, пустыри, пастбища, городские территории и т.п. (следует отметить, что, пока
классифицированное изображение не приведено в систему координат карты, оно может условно
называться картой классификации).
Алгоритмы компьютерного анализа, реализующие различные правила классификации,
подразделяются на два типа: алгоритмы контролируемой и неконтролируемой классификации. При
контролируемой классификации правила перехода от показателей спектрального отражения к
положению в системе классов объект выверяются на "учебном" участке (тестовом, эталонном). Эти
правила вырабатываются на основе признаков, введенных специалистом-дешифровщиком
(пользователем)-обучающей выборки, а затем автоматически применяются и на остальной части
снимка (поэтому эти алгоритмы иногда называют "классификацией с обучением"). При
контролируемой классификации важно знать число и тип выделяемых классов, и только затем
создавать обучающие выборки, соответствующие данным снимка. Необходимо также располагать
критериями и способами распознавания классов, представленных пикселей.
Неконтролируемая классификация выполняется автоматически и зависит только от данных
снимка.
Контролируемая классификация применяется обычно при идентификации сравнительно
небольшого числа классов, когда выбраны такие тестовые участки, которые могут быть проверены
134
по достоверным наземным данным, или когда можно выделить хорошо различимые, однородные
области, представляющие каждый класс. С другой стороны, если необходимо создать классы по
присущим пикселям спектральным отличиям, то для этой задачи лучше подходит неконтролируемая
классификация. Она позволяет легко выделить множество таких классов (групп пикселей).
Неконтролируемая классификация может быть полезной для создания тематически определенного
набора классов с использованием последующей контролируемой классификации . Применение
комбинации классификаций, неконтролируемой и контролируемой - гибридной - дает оптимальные
результаты, особенно для значительных массивов данных (например, для снимка, составленного из
серии последовательных кадров съемки).
Определение индекса вегетации по данным гиперспектральных съемок.
Вегетационный индекс. Для его вычисления строят разные эмпирические соотношения
указанных зон, но чаще используют нормализованный вегетационный индекс:
NDVI=(Вик-Вк)/(Вик+Вк).
1.1
Для водных объектов он принимает отрицательные значения; для почв, грунтов, сухой
растительности близок к нулю; максимальные значения принимает для вегетирующей
растительности и промежуточные - для разных состояний растительного покрова. NDVI подчеркивает контраст обнаженных пород и почв с зеленой растительностью, способствует выделению
типов и состояния растительных объектов. Его значения возрастают с развитием зеленой биомассы и
уменьшаются с ее усыханием. В то же время одни и те же значения вегетационного индекса могут
соответствовать экологически различным категориям естественной и культурной растительности.
При выполнении практических исследований по снимкам создают модифицированные NDVI,
например, известный как трансформированный NDVI (TNDVI) реализуется соотношением:
1.2
в котором добавление слагаемого 0.5 автоматически предотвращает получение отрицательных
значений под корнем для большинства получаемых изображений. Специфические отношения
зональных значений снимков, полученных системой Ландсат ТМ, используют в геологических
исследованиях. Например, отношение В5/В4 позволяет идентифицировать соединения закиси
железа, B3/B1 - окиси железа. Синтезирование изображений, полученных с помощью этих
отношений, позволяет идентифицировать смеси минералов, а отношений В5 /В7 , В3 /В1, В4/В3 залежи гидротермального происхождения.
Таким образом данные дистанционного зондирования Земли и применение алгоритмов
их интерпретации на сегодняшний день предоставляют широкий круг возможностей для
представителей наук о Земле. В данной статье мы постарались описать данные и методы
использования дистанционное зондирование в выявлении мегаструктур аллювиального конуса
выноса на территории центрального Казахстана.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. HTTP: GLOVIS.NASA.COM/ visualization.landsat/tm.090708104523.
2. WWW.ASTER.COM
3Южанинов.В.С. Картография с основами топографии.- М.: Высшая школа, 2005.- 301 с.
4. Лурье И.К., Косиков А.Г., Ушакова Л.А., Карпович Л.Л., Любимцев М.Ю., Тутубалина О.В.
Компьютерный практикум по цифровой обработке изображений и созданию ГИС.- М.: Научный
мир, 2004.-142 с.
5. Лурье И.К., Косиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений.- М.: Науный
мир, 2003.-267 с.
6.ERDAS -Field Guide, 5nd ED. ERDAS INC., Atlanta, Georgia, 1999, 672 p.
135
Қазақстан территориясында табылған аллювиалдық тасымал конусының құрылымын сүреттеуде Жерді
ғарыштан зондтеу мәліметтерін қолдану мысалдары.
Ишанкулов М.Ш, Рахимжанов.Б.К
Бұл мақалада Жерді ғарыштан зонтеу мәліметтерін жер бетінің формалары мен құрылымын зерттеуде қолдану
әдістері сипатталады. Мақала Қазақстан территориясында осы мақаланың авторлары алғашқы рет ашып отырған
аллювиальдық тасымал конусы мысалында жазылған. Бұл аллювиалдық тасымал конусы осы территорияда
экожүйелердің қалыптасуы, геоморфология және жерді зерттеуге бағытталған ғылымдар үшін өте өзекті болып
табылады.
Implementation the remote sensed data in delineation of alluvial mega fan in the territory of Kazakhstan.
Ishankulov.M.SH., Rakhimzhanov B.K.
In this article the methods of implementation of the remote sensed data in earth form and structure investigation are
described. The content of publication carried out on the firstly discovered alluvial fan in the territory of Kazakhstan, which is
very
interesting
for
in
ecosystems
researches
and
geomorphology
etc.
136
А.У. АХМЕДЬЯНОВ, Р.К.НИЯЗБЕКОВА, К.К.АХМЕДЬЯНОВ
МЕТОДИКА ВЫБОРА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
ЭКСКАВАТОРОВ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана)
На основе структурного и статистического анализа, разработана методика выбора количественных показателей
качества механических систем, исходя из требований, предъявляемых к ним.
Анализ условий эксплуатации одноковшовых экскаваторов выявил основные требования, предъявляемые к ним, в
соответствии с которыми присвоены «веса» исследуемой номенклатуре количественных показателей.
Сравнительная степень соответствия между показателями с учетом их функциональной взаимосвязи и
предъявляемым к ним требованиям определены по формулам (1-3).
Таким образом, в соответствии с требованиями к показателям качества и их функциональной взаимосвязью
определены номенклатура и последовательность (по степени значимости) количественных показателей качества.
При выборе номенклатуры показателей качества механических систем по функциональной
математической взаимосвязи количественных показателей между собой возникает ряд вопросов:
- неясно, какому показателя отдать предпочтение в случае одинаковых рангов;
- какова значимость показателя, имеющего нулевой ранг;
- значимость количественных показателей зависит не только от их функциональной связи с
другими показателями, но и от ряда требований, предъявляемых к ним.
Исходя из этого, для решения вышеуказанных вопросов, необходимо рассматривать
структурную схему показателей качества с учетом требований, предъявляемых к ним.
К показателям качества одноковшовых экскаваторов [1,2,3] можно предъявить следующие
основные требования:
1.Полнота оценки надежности изделия.
2. Функциональная взаимосвязь с другими показателями.
3. Учет факторов, определяющих надежность изделия.
4. Использование при инженерных расчетах.
5. Использование в качестве технических параметров изделия.
6. Удобство и быстрота проверки в процессе эксплуатации изделия.
7. Неизменность в течении длительного промежутка времени.
8. Простота определения.
9. Простота единиц изменения.
10. Применимость к восстанавливаемым изделиям.
11. Применимость к невосстанавливаемым изделиям.
В соответствии с вышеуказанными требованиями необходимо присвоить «веса» исследуемой
номенклатуре количественных показателей. На основании целевого назначения безотказность
экскаваторов достаточно полно отражается следующими показателями:
- вероятность безотказной работы - P (t);
- вероятность отказа - Q (t);
- частота отказов - f(t);
- параметр потока отказа - ω (t);
- интенсивность отказов - λ(t);
- среднее время безотказной работы - Тср.;
- наработка на отказ - Т0;
- дисперсия времени безотказной работы - σ;
- коэффициент вариации - V.
Данные показатели позволяют оценить качество машин в эксплуатационных условиях в
кратчайшие сроки и доступными инженерными методами расчета.
Например, для показателя вероятность безотказной работы P(t) одноковшового экскаватора,
предлагается следующее качественное описание его соответствия вышеприведенным
требованиям:
1. Достаточно полно характеризует качество изделия, т.к. оценивает его изменение во
времени с учетом большинства факторов;
2. Входит во многие характеристики изделия;
3. Учитывает большинство факторов, влияющих на качество изделия;
137
4. Поддается инженерному расчету на этапе проектирования;
5. Используется для различных технических расчетов, связанных с
практическим
использованием изделия, однако характеризует надежность систем до первого отказа;
6. Сравнительно просто определяется в процессе эксплуатации и испытания машин;
7. Подвержен значительному изменению;
8. Сравнительно просто определяется расчетным путем в процессе проектирования систем;
9. Безразмерная величина (простота единиц измерения);
10. Применим для восстанавливаемых систем;
11. Применим для невосстанавливаемых систем.
Аналогичным образом можно описать и другие показатели безотказности. На основе такого
описания построена матрица соответствия «весов» количественных показателей безотказности
предъявляемым к ним требованиям (таблица 1), в которой значимым показателям и требованиям
присваиваются более высокие «веса».
Таблица 1
Соответствие «весов» показателей безотказности требованиям
Номер
требования
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Вес
требования
f(t)
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
9
9
7
5
4
7
7
7
9
9
9
Наименование показателей безотказности
Тср.
λ(t)
Q (t)
ω (t)
To
σ
V
«Вес» количественных показателей безотказности
8
4
7
6
5
3
2
8
7
5
6
4
3
2
5
4
9
3
8
6
2
9
6
7
3
4
8
2
8
6
5
7
3
9
2
4
8
6
3
5
9
2
1
6
9
4
5
8
3
4
3
5
6
2
9
1
9
8
9
9
8
8
9
9
0
0
9
8
8
9
9
7
7
9
0
0
9
1
1
1
1
1
2
3
8
9
9
9
P (t)
Для определения степени соответствия
соответственно их «веса» (таблица 1) по формуле:
показателей
требованиям
N ki = ak∙li
перемножаем
(1)
где: N ki – степень соответствия i- го показателя k-му требованию;
li – «вес» i- го показателя;
аk – «вес» k-го требования;
Суммарная степень соответствия i-го показателя всем предъявляемым к ним требованиям
определяется по формуле:
m
ni =
n
k 1
(2)
ki
где: m – количество предъявляемых требований.
Полученные результаты заносим в таблицу 2.
Таблица 2
Матрица соответствия показателей безотказности требованиям
Номер
тре
бо-
f(t)
P (t)
Наименование показателей безотказности
Тср.
λ(t)
Q (t)
ω (t)
To
138
σ
V
вания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
9.9
9.0
6.3
4.0
2.8
4.2
3.5
2.8
2.7
1.8
0.9
8.8
8.0
4.5
7.2
5.6
2.4
0.5
1.6
2.7
1.8
0.9
m
47.9
44
«Вес» количественных показателей безотказности
4.4
7.7
6.6
5.5
3.3
7.0
5.0
6.0
4.0
3.0
3.6
8.1
2.7
7.2
5.4
4.8
5.6
2.4
3.2
6.4
4.2
3.5
2.9
2.1
6.3
4.8
3.6
1.8
3.0
5.4
3.0
4.5
2.0
2.5
4.0
1.2
2.0
2.4
0.8
3.6
2.4
2.7
2.7
2.4
2.4
0
0
1.8
1.6
1.6
0.7
0.7
0.9
0
0
36
43.4
34.2
32.3
41.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.5
0.4
2.7
1.8
0.9
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
1.2
1.5
3.2
2.7
1.8
0.9
17.5
17.8
Сравнительная степень соответствия между Cij двумя показателями с учетом их
функциональной взаимосвязи и предъявляемым к ним требованиям (таблица 2) определяется по
формуле:
Cij =
nj
ni

2 zi 2 z j
(3)
где: zi, zj – число связей соответственно i- го j-го показателя.
Результаты расчетов по формуле 3 сведены в таблицу 3.
Таблица 3
Матрица степени соответствия Cij
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
8,675
7,364
8,438
9,825
8,0
14,75
13,15
12,3
2
8,675
7,269
8,313
9,7
7,785
16,625
13,025
12,175
3
7,394
7,269
7,032
8,419
6,594
13,344
11,744
10,894
4
8,438
8,313
7,032
9,469
7,638
14,388
12,788
11,938
5
9,825
9,7
8,419
9,469
9,025
15,775
14,175
13,325
6
8,0
7,785
6,594
7,638
9,025
13,95
12,35
11,5
7
14,75
16,625
13,344
14,388
15,775
13,95
19,1
18,25
8
13,15
13,025
11,744
12,788
14,175
12,35
19,1
16,615
9
12,3
12,175
10,894
11,938
13,325
11,5
18,25
16,65
-
Для вычисления «весов» количественных
показателей нужны не абсолютные, а
относительные величины, поэтому целесообразно все значения матрицы Cij разделить на меньшие
из них (в данном случае C36 =6,594) и получить таким образом коэффициенты влияния kij (таблица
4).
Таблица 4
Матрица коэффициентов влияния kij
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1.316
1.121
1.28
1.489
1.213
2.237
1.994
1.865
2
1.316
1.102
1.261
1.471
1.181
2.251
1.975
1.846
3
1.121
1.102
1.066
1.277
1.0
2.024
1.781
1.652
4
1.28
1.261
1.066
1.436
1.158
2.182
1.939
1.81
5
1.489
1.471
1.277
1.436
1.369
2.392
2.15
2.021
139
6
1.213
1.181
1.0
1.158
1.369
2.116
1.873
1.744
7
1.237
2.251
2.024
2.182
2.392
2.116
2.897
2.768
8
1.994
1.975
1.781
1.939
2.15
1.873
2.897
2.525
9
1.865
1.846
1.652
1.81
2.021
1.744
2.768
2.525
-
Перемножив все члены матрицы А непосредственных путей графа на соответствующие
коэффициенты влияния Кij (таблица 4), получим новую матрицу А1 непосредственных путей
графа, но уже с учетом математической связи количественных показателей и предъявляемых к
ним требованиям.
Таблица 5
Матрица А1 с учетом «весов» количественных показателей
1
0
1.316
1.121
1.28
1.489
1.213
0.0
0.0
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
1.316
0.0
1.102
0.0
1.471
1.181
0.0
0.0
0.0
3
1.211
1.102
0.0
1.066
1.277
1.0
2.024
1.171
1.1652
4
1.28
0.0
1.066
0.0
0.0
1.158
2.182
0.0
0.0
5
1.489
1.471
1.277
0.0
0.0
1.369
0.0
0.0
0.0
6
1.213
1.181
1.0
1.158
1.369
0.0
0.0
0.0
0.0
7
0.0
0.0
2.024
2.182
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
8
0.0
0.0
1.781
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
9
0.0
0.0
1.652
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Далее возводим матрицу А1 (таблица 5) непосредственных путей графа с учетом «весов»
количественных показателей во вторую степень и получим матрицу А12 (таблица 6).
Таблица 6
Матрица А12
1
8.523
4.958
5.928
2.696
4.143
6.261
5.244
1.418
2.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
4.958
6.505
4.534
4.228
4.983
4.712
2.23
1.29
1.821
3
5.929
4.534
13.188
7.01
4.659
5.643
2.326
0.0
0.0
4
2.696
4.228
7.009
8.877
4.847
2.619
2.158
1.248
1.761
5
5.143
4.983
4.659
4.851
7.886
4.82
2.585
1.495
2.11
6
6.261
4.712
5.643
2.619
4.82
7.081
4.551
1.171
1.652
7
5.244
2.230
2.326
2.158
2.585
4.551
8.857
2.37
3.344
8
1.418
1.290
0.0
1.248
1.495
1.171
2.37
1.371
1.935
9
2.0
1.821
0.0
1.761
2.11
1.652
3.344
1.934
2.729
Для получения рангов R1i исследуемых показателей безотказности, сложим матрицу А1 с
матрицей А12, т.е. получим новую матрицу – матрицу доминирования С1 (таблица 7).
Таблица 7
Матрица доминирования С1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
8.523
6.274
7.140
3.976
6.632
7.474
5.244
1.418
2.0
2
6.274
6.505
5.636
4.288
6.654
5.893
2.230
1.290
1.821
3
7.14
5.636
13.188
8.075
5.936
6.643
4.350
1.781
1.652
4
3.976
4.288
8.075
8.877
4.851
3.777
4.340
1.248
1.761
5
6.632
6.454
5.936
4.851
7.886
6.189
2.585
1.495
2.110
6
7.474
5.893
6.643
3.777
6.189
7.081
4.551
1.171
1.652
7
5.244
2.230
4.350
4.340
2.585
4.551
8.857
2.370
3.344
8
1.418
1.290
1.781
1.248
1.495
1.171
2.370
1.371
1.934
9
2.0
1.821
1.652
1.761
2.110
1.652
3.344
1.934
2.729
ΣR1i
46.681
40.591
54.401
41.199
44.138
44.431
37.871
14.078
19.003
Таким образом, в результате расчета методами структурного и статистического анализа
определена, в соответствии с требованиями к показателям качества и их функциональной
140
взаимосвязью следующая номенклатура и последовательность (по степени значимости)
количественных показателей безотказности:
- частота отказов - f(t);
- вероятность безотказной работы - P (t);
- среднее время безотказной работы - Тср.;
- интенсивность отказов - λ(t);
- параметр потока отказов - ώ(t);
- вероятность отказа - Q (t);
- наработка на отказ - Т0;
- коэффициент вариации - V;
- дисперсия времени безотказной работы – σ.
Предлагаемая методика выбора номенклатуры показателей качества с учетом их
функциональной взаимосвязи и требований, предъявляемых к ним, позволяет распространять ее
на показатели, характеризующие ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость не только
экскаваторов, но и других механических систем.
Выводы
1. На основе структурного анализа установлена по значимости, с учетом требований,
предъявляемых к ним, номенклатура показателей качества одноковшовых экскаваторов.
2. Предлагаемая методика выбора номенклатуры показателей качества, с учетом
предъявляемых к ним требованиям, позволяет распространять ее на показатели качества
различных механических систем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. МУ 3-99 Методика выбора номенклатуры нормируемых показателей надежности
технических устройств. М.: Машиностроение, 1999.- 45 с.
2. Фомин В.Н. Метод выбора количественных характеристик надежности технических
устройств. М.: Знание,1989.-124 с.
3. ГОСТ 13377-75 Надежность в технике. Термины и определения. М.: Стандартов, 1975. 24с.
Экскаваторлардың эксплуатациялық сапа көрсеткіштерін таңдау әдістемесі
Құрылымдық және статистикалық талдау негізінде механикалық жүйелердің, оларға қойылатын талаптарға
сәйкес, сандық сапа көрсеткіштерін таңдау әдістемесі әзірленді. Біршөмішті экскаваторлардың жұмыс істеу жағдайын
талдау оларға қойылатын негізгі талаптарды анықтады, соған сәйкес зерттелетін сандық көрсеткіштер
номенклатурасына «салмақ» берілді.
Көрсеткіштер арасындағы салыстырмалы сәйкестік дәрежесі функционалдық қарым-қатынас пен оларға
қойылатын талаптарды ескере отырып (1-3) формулалары арқылы анықталды.
Сонымен, сапа көрсеткіштеріне және олардың функционалдық қарым-қатынасына қойылатын талаптарға сәйкес
сандық сапа көрсеткіштерінің (маңыздылық дәрежесіне сәйкес) номенклатурасы мен реті анықталды.
The methods of choice of quality performance figures of excavators
Akhmedyanov A.
The methods of figures’ choice of mechanical systems’ quality are developed reasoning from qualifying standards on basis
of structural and statistical analysis.
The analysis of service conditions of single-bucket excavators revealed main qualifying standards in compliance with are
given weights to studied figures’ nomenclature.
Comparative degree of correspondence between figures taking into account their functional interdependence and
qualifying standards are determined by formulas.
Thus in compliance with qualifying standards and their functional interdependence are defined the nomenclature and
consecution of figures.
141
Р. У.ЧЕКАЕВА
АРХИТЕКТУРЫ ЕГИПТА
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г.Астана)
Данная статья построена на исследовании и изучении исторической и современной архитектуры Египта.
Архитектура современных жилых зданий Каира и Александрии резко отличается. В Александрии открытые глубокие
лоджии и балконы разной формы и орнамента, а в Каире они более закрытые. На западном берегу Нила расположены
свыше восьмидесяти пирамид составляющие непрерывную цепь, развернувшиеся длиной в пятьдесят км. с севера на юг
до Мемфиса. Пирамиды в Гизе, это единственное чудо света из семи оставшихся(остальные шесть, практически
исчезнувшие, это Александрийский маяк в Египте; Галикарнасский мавзолей; храм Артемиды в Эфесе; висячие сады
Семирамиды в Вавилоне; Колосс Родосский; статуя Юпитера в храме Олимпии, работа Фидия).
Программа президента Казахстана Н.А.Назарбаева «О вхождении республики Казахстан в
число 50 развитых стран», сформировала цель моей научной программы командировок – поиск
путей повышения качества образования при подготовке специалистов-архитекторов для
республики Казахстан, сбора материалов при чтении мною лекций по мировой исторической и
современной архитектуре. Данная статья построена на исследовании и изучении исторической и
современной архитектуры Египта.
С 5-9 октября 2009 года, я принимала участие в XV11-й интернациональной конференции в
городе Александрии-Искандарии (Египет). По традиции президент ISSMGE, профессор
П.С.Пинто (Португалия) открыл начало конференции. На конференции рассматривались и
обсуждались вопросы техногенного явления, т.е. необходимость конструктивного решения при
землетрясениях, стихийных бедствиях, наводнении, селях, сильных ветрах, цунами и т.д. с
применением и использованием новых современных строительных материалов и технологий,
конструкций для сохранения зданий и сооружений, памятников архитектуры от всех стихийных
бедствий.
Устроили в Ноtelle Аifu Horizon Resort, на площадке 5-го этажа. На этой открытой площадке
прямо перед окнами расположен плавательный бассейн (глубина которой от 70 см. до 1.30 м).
Над водой устроена круглая площадка, где во время свадьбы сидят жених с невестой, или при
других торжествах это место музыкантов. С площадки этажа виден королевский дворец короля
Фарруха и королевы Фариды, с входными воротами и высокими стенами, решенными в
византийском стиле, с прекрасным королевским парком.
Королевский дворец и плавательный бассейн
На всей территории парка посажены финиковые деревья, стриженые кустарники,
прекрасные цветы, чувствуется участие ландшафтного дизайнера.
Фасад и интерьеры
королевского дворца очень прекрасны, богатство внутренних стен (атлас), скульптуры, картины,
росписи. Очень жалко, что в одном из зданий устроили ресторан, так как очень много
антиквартирных предметов (картины, гобелены), которые могут попортиться из-за запаха кухни,
паров.
Архитектура современных жилых зданий Каира и Александрии резко отличается. В
Александрии открытые глубокие лоджии и балконы разной формы и орнамента, а в Каире более
закрытые, видимо, оно связано с ветрами, приносящими пыль и летней жарой. По прилету в город
Каир мы заметили смог(пыль) над городом, а в Александрии этого нет, там чистый воздух, с
142
моря дует ветер. Два дня был небольшой шторм в море, и было прохладно, особенно вечером,
несмотря на 30 градусов жары.
Современные жилые дома Каира и Александрии
7 октября по приглашению посольства Казахстана в Египте- Каире(древнее названиеЛатополь), мы посетили долину Гизе с монументальным комплексом пирамид Хеопса, Хефрена и
Микерина (по версии, это мавзолеи отца, сына и внука, хотя внутри мумии не обнаружены) и
Сфинкс. Пирамиды в Гизе, это единственное чудо света из семи оставшихся(остальные шесть,
практически исчезнувшие, это Александрийский маяк в Египте; Галикарнасский мавзолей; храм
Артемиды в Эфесе; висячие сады Семирамиды в Вавилоне; Колосс Родосский; статуя Юпитера в
храме Олимпии, работа Фидия).
Русскоязычный гид Анастасия подробно рассказала о строительстве великих пирамид.
Почему великие, потому, что при подъезде к Каиру со стороны Александрии подъезжая к долине
Гизе, видно, как пирамиды нависают над городом. Чувствуется ощущение величия, мощи и чегото сверхъестественного, когда приближается к ним, к этим огромным блокам каждая из которых
весит 2-2.5 тонны, и ты перед этим блоками чувствуешь себя маленьким человеком. Самое
интересное ощущение, кто его построил, как построил, нет даже малейшей щели между блоками.
Очень интересна история пирамид. На западном берегу Нила расположены свыше
восьмидесяти пирамид составляющие непрерывную цепь, развернувшиеся длиной в пятьдесят км.
с севера на юг до Мемфиса. Все эти пирамиды окружены тысячами «мастаб»- трапецивидной
формы некрополи знати и ступенчатыми пирамидами. «Мастаба»,что на арабском означает
«скамья, лавка». Доминирующим из этого ансамбля являются монументальные пирамиды Гизы.
Архитектурный комплекс пирамиды с гладкими поверхностями значительно отличается от
композиции многоступенчатой пирамиды Джосера.
На переднем плане автор перед пирамидой Хеопса, вдали пирамида Хефрена
143
Схема пирамиды с гладкими гранями развивается в восточном направлении своими тремя
компонентами «поминальным храмом» в ее основании; «храмом в долине»-на берегу канала и
длинным «тротуаром-галереей», соединяющим оба храма. Есть различные версии, что пирамиды,
построенные из диорита, привозили из карьеров Турах на ладьях по Нилу.
Ранее река Нил протекала недалеко от пирамид. Сейчас это далекая история так, как кругом
пески и на близком расстоянии 200 метров построены жилые дома старого района Маади.
Приблизившись к пирамиде Хеопса (Хуфу) снизу, чувствуешь его величие, создается впечатление
гигантской лестницы устремленной вверх в бесконечность. Ранее ее высота достигала 146 метров,
сейчас 137 метров, на вершине находится площадка шириной 10 метров. Пирамиды обследовались
многие века и исследуются по настоящее время.
Группа участников 17-й интернациональной конференции перед пирамидой ХеопсаКаир(Египет). Профессара:Жусупбеков А.Ж., Попов В.Н., Чекаева Р.У,магистрантыы: Жанара
и Серик (Казахстан), проф.Ивасаки,Танаки с женой(Япония). (7.09.2009).
Оказывается, с начала X1X века 150.000 куб. метров блоков периодически вывозили для
строительства городских каирских построек. В начале строительства пирамиды Хеопса вершина
была золотой. Пирамида Хефрена имеет высоту 136.5 м., ширина 210 м. Единственная пирамида,
где сохранилась облицовка в виде «капюшона», единственный фрагмент наружной обшивки.
Основание обшито розовым гранитом, оно частично сохранилось.
На площадке между пирамидой Хеопса и Хефрена расположен крытый павильон, внутри
здания находится «солнечная» или «солярная ладья» которую в 1954 году открыл египетский
археолог Камаль эль-Маллак, возможно та, которая везла тело фараона Хеопса в Гизу. Ранее
фараоны на ладье совершали прогулки, плывя по Нилу проверяя свои владения, отдыхая и
проводя ритуальные обряды. Рядом с пирамидой Хеопса находится малая пирамида великой
фараонши жены Хеопса и матери Хефрена [ 1 ].
На обоих берегах Нила построены большие и малые храмы, и фараоны, плывя, должны были
видеть их, останавливаться, принося какие либо приношения в виде богатых даров, особенно по
праздникам в честь побед или особых ритуалов.
Поднявшись на возвышенность-площадку, мы увидели все три пирамиды, красиво
расположенные в одном ряду, только пирамида Хефрена казалась выше по высоте, ранее она была
посажена на более высокую площадку, поэтому и кажется выше.
144
Три пирамиды, красиво расположенные в одном ряду
Далее мы спустились ниже пирамид к подножию Сфинкса. Сфинкс гигантский лев с
человеческим лицом, высеченный из скалы, достигает высоты 21 метр, и длины около 73 метров.
Альберти Карло Карпичечи пишет, что Сфинкс, сакральный образ царя Хефрена(5000 лет
цивилизации), величественная гробница которого видна в глубине, и слева, внизу вид храма
Сфинкса, с двумя нефами, разделенными шестью гранитными столбами. Перед Сфинксом
расположена галерея, через которую необходимо всем пройти к Сфинксу. Лик Сфинкса имеет
высоту 5 метров и максимальную ширину 4,2 метра. Сфинкс очень пострадал, обрубок носа почти
2 метра, а накладная борода находится в Каирском музее [1].
Но есть версии, что Сфинкс есть образ Хафра брата Хеопса, значит ему Сфинксу (10000 лет
цивилизации). Кейси (Ностардамус 20 века) утверждает, что историю гибели Атлантиды надо
искать в Египетских пирамидах, где-то должна сохраниться библиотека или что-то другое
подсказывающее.
По мнению Геродота, под Сфинксом находится храм, также скальный, длинным тоннелем
соединенный с озером и островом с саркофагом, спрятанным внутри скалы, на котором стоит
пирамида Хеопса. Монумент не раз был реставрирован, песок снова скрывал его, иногда по самое
горло. Последняя расчистка была в 1926 году и продолжается до сих пор.
Сфинкс
В 1990 году египетский ученый Захи Хавасс обнаружил что-то и запретил строить и копать
вблизи пирамид. В 1999 году ученые- астрономы, обследуя пирамиды, увидели под лапами
Сфинкса созвездие Ориона и решают, что нужно искать именно здесь. Как показывает
исследования многих ученых, пирамиды Египта строились в соответствии с определённым
участком звёздного неба, который был как бы отражением государства Египет на небе.
17 сентября 2002 года весь ученый мир ждал сенсации, так как Захи Хавасс вместе с
японскими и французскими учеными запустили в коридор пирамиды Хеопса электронного робота,
который пробил одну стену и проник в другой коридор и уткнулся в другую стену, которую будут
обследовать позже. В 2009 году египетские археологи с Захи Хавасс почистили территорию
145
недалеко от пирамид, и нашли множество захоронений строителей. Ученый Заха Хавасс
утверждает, что пирамиды строили не рабы, а инженера-строители, так как нужна была точность в
расположении и строительстве пирамид.
Гид Анастасия рассказала нам, что в настоящее время приезжают богатые люди и остаются
ночевать в пирамиде, чтоб оздоровиться. О влиянии пирамид на здоровье мы слышали во многих
источниках. Пирамиды, волнующие воображение человечества уже не одно столетие, строились
не только в Египте, но и в других местах земного шара, формируя особые системы.«Пирамиды,
будучи одновременно антенной и резонатором, являются ретранслятором определенных
энергетических потоков,связанных с процессами, протекающими в космосе, и фокусируемых, в
свою очередь, на «энергетическом источнике» внутри пирамиды.При воздействии этого
комплекса и при правильном взаимодействии с человеческим сознанием наступал особо сильный
эффект [2]. Было замечено, что пребывание в течение какого-то времени внутри пирамиды
позволяет человеку излечиваться от многих заболеваний: облегчить боль, скорее избавиться от
головной боли, ожогов, ревматизма, остеохондроза. Самая большая пирамида в России высотой в
44 метра появилась несколько лет назад на 38-м километре шоссе Москва-Рига. А через год по
российскому телевидению выступил давно занимающийся изучением и строительством минипирамид гендиректор московской организации «Гидрометприбор» Александр Голод и рассказал
об удивительных свойствах пирамид, построенных по принципу золотого сечения. Одно из его
утверждений - под воздействием пирамиды человеческий организм готов блокировать любую
патологию, любое заболевание - от гриппа до онкологии.
Установлено, что пирамиды обладают свойством увеличивать влияние космических
излучений на растения. В непосредственной близости от пирамид удается выращивать небывалый
урожай овощей и зерновых, причем без применения химических удобрений. В странах Западной
Европы (Австрия, Польша, Болгария,Россия) пользуются успехом специальные овощехранилища
в виде пирамиды. Урожай в таких хранилищах долго не портится, вкусовые его качества
становятся лучше. [2].Как показывает изучение научных источников, даже уменьшенные копии
знаменитых египетских пирамид обладают каким-то уникальным, до сих пор не выясненным
учеными, воздействием на человеческий организм, в том числе и с медицинской точки зрения.
Дворец Согласия в Астане
В Астане построена Пирамида известным британским архитектором — лордом Норманном
Фостером. Пирамида “Согласия”, являясь культурным центром этнических групп, станет
символом дружбы, мира и веротерпимости народа Казахстана со всеми странами мира и будет
положительно влиять на окружающую среду города. [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альберто Карло Карпичечи. Искусство и история. Египет-5000 лет цивилизации.
Барселона.:Copyright.2009. - С.66-69
2. Борзова Е.П. История мировой культуры. СПб.: СПб.2001.-С. 97.
3. Чекаева Р. У., Бурмаганов Е. Ж. Особенности влияния пирамиды на окружающую среду.
Астана: ЕНУ.2008.- С.54-59.
146
У.К.ДЕГЕМБАЕВА ,Ш.А.БАХТАЕВ, С.А.ШАРИПОВА
РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ
ВОДЫ НА БАЗЕ ОЗОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
(Алматинский институт Энергетики и связи, г.Алматы)
(Казахский национально- технический университет им. К. Сатпаева, г.Алматы)
В работе сопоставлены показатели работы двух озонаторов одинаковой
производительности (2,5 кг О/ч). В результате исследовании пластинчатый озонатор с воздушным
охлаждением показал больший удельный расход электроэнергии, однако, по сумме капитальных и
эксплуатационных расходов он имел неоспоримые преимущества перед трубчатым с воздушным
охлаждением.
В настоящее время установлено, что озон О3 легко отдает один атом кислорода, чем и
обусловлена его сильная окислительная способность, уступающая только фтору.
На окислительные свойства озона обратил внимание К. Ф. Шенбайн сразу же при его
открытии. Озон активно вступает во взаимодействие с минеральными и органическими
веществами, в том числе и с плазмой клетки бактерий. Скорость его действия, как
обеззараживающего реагента, в 13-15 раз выше скорости действия хлора. Доказано, что с
помощью озона может быть достигнута полная стерилизация воды При обработке воды озоном
споры и бациллы гнойного воспаления гибнут через 10 мин, а возбудители тифа и холеры через 2 мин. Из-за этого озон и нашел применение сначала в обеззараживании воды.
Первая опытная установка для озонирования воды была построена на фильтровальной
станции в Париже. В России экспериментальная установка озонирования воды была создана в
1905г. в г. Санкт-Петербурге. К настоящему времени озонирование воды в промышленных
масштабах все больше и больше возрастает (1959г. США -136 тыс. м3/сут., 1963г. Франция 300 тыс. м3/сут., 1963г. Швейцария - 380 тыс. м3/сут., 1962г, Германия -200 тыс. м3/сут., 1962г.
Канада -130 тыс. м3/сут., 1981г. Москва – 1380 тыс. м3/сут.1981г) [1, 15] .
Острота необходимости озонирования воды обусловлена тем, что по ряду
квалифицированных оценок, к примеру, около 40% потребляемой водопроводной воды не
удается очистить традиционными способами до современных требований ГОСТ Р51232-98.
Одна из причин такого положения, но мнению автора, в том, что железо водопроводных систем
оказывается катализатором дихлорирования фенолов, перевода при хлорировании воды
малотоксичных диоксинов в высокотоксичные.
В настоящее время озон получает все расширяющееся применение и в различных других
областях. Применение озона в химической технологии позволяет находить перспективные пути
получения некоторых химических соединений. С помощью озона открыты пути лечения
трудно излечиваемых кожных заболеваний. Обработка крови озоном улучшает ее качества.
Озон может применяться для коррекции легочной недостаточности в постреанимационном
периоде больных. Добавление озона в горючую смесь двигателей внутреннего сгорания
улучшает их рабочие характеристики. Успешно применяется озон высокой концентрации для
очистки поверхностей полупроводниковых чипов. Озон может служить одним из эффективных
средств борьбы с патогенной микрофлорой на поверхности плодоовощной продукции и тем
самым увеличивать сохранность этих продуктов питания. Предпосевная обработка семян
пшеницы, ячменя, гороха, гречихи, проса, сорго значительно снижает поверхностносеменную инфекцию, а некоторые ее виды устраняет совсем. Многие современные
фармацевтические фирмы производят упаковку медикаментов в стерильной, содержащей озон,
среде. Существенного повышения качества стирки и экономической эффективности, а также
продления «срока жизни» белья добиваются в прачечных при стирке в озонированной воде.
Значительные успехи применения озонирования достигнуты в очистке природных и
сточных вод.
Химическим путем озон может быть получен при окислении белого фосфора воздухом
или кислородом. Озон выделяется при электролизе химически чистой азотной кислоты,
растворов серной кислоты и некоторых солей. Образуется озон при воздействии на кислород
или воздух радиоактивного, рентгеновского или ультрафиолетового излучения. В таблице 1,
147
приведены равновесные концентрации озона в зависимости от температуры в воздухе при его
ультрафиолетовом облучении.
Ощутимое количество озона образуется и при каталитическом распаде
высококонцентрированной перекиси водорода
Таблица 1
Температура, К (оС)
293 (20)
313(40)
327(54)
Содержание озона, (% по массе) 3,40
3,15
Выделение озона наблюдается при распылении воды в водопадах и при действии
ультразвука на кислород, растворенный в воде, когда ультразвуковое поле порождает
пузырьки газа. Объясняется это и элементами разряда, которые появляются на поверхности
образующихся пузырьков газа.
Реакция образования озона из кислорода эндотермична, поэтому простейшим методом
получения озона из кислорода является его нагревание.
Однако для реального использования полученного таким образом озона требуется
чрезвычайно быстрое его охлаждение, что вызывает большие трудности. В работе отмечено,
что практически синтезировать озон термическим путем не удается по той причине, что
скорость диссоциации озона при высоких температурах очень велика и никакой реальный
способ его "закалки" не может обеспечить сохранение.
В 1857 г. Венер фон Сименс предложил аппарат, который впервые позволил устойчиво
получать озон в достаточных для проведения химических опытов количествах. Прибор
Сименса состоял из двух стеклянных трубок, вставленных одна в другую и на одном конце
сплавленных вместе. Внешняя сторона внешней трубки и внутренняя сторона внутренней
трубки имели металлические покрытия, к которым подключалось высокое электрическое
напряжение. В зазоре между трубками происходил тихий разряд, через который и
пропускался озонируемый газ
При электролизе водных растворов серной кислоты получают высокие концентрации
озона, но с малым энергетическим выходом (массой получаемого озона, приходящейся на
единицу затрачиваемой энергии).
Все описанные способы получения озона характеризуются различными трудностями
при их техническом осуществлении и различными экономическими затратами, потому далеко
не все получили практическое распространение. Потребность же в озоне в настоящее время
постоянно возрастает по причине все расширяющихся сфер его применения и конкурентной
способности по отношению к таким традиционным окислителям, как хлор и двуокись хлора,
особенно в тех случаях, когда требуется максимально полная очистка небольших объемов
загрязнений. Преимущество озона, кроме высокой скорости реагирования, заключается еще в
отсутствии избирательности воздействии на объекты окисления.
Из всех способов синтеза озона единственным промышленно рентабельным остается
газоразрядный способ предложенный Вернером фон Сименсом еще в XIX веке. Реакция
образования озона и барьерном разряде является одной из немногих плазмохимических
реакций, успешно реализованных в промышленном масштабе. Оценка промышленной
рентабельности здесь производится по энергетическому к п д , концентрации озона в
используемом газе и количеству озона на единицу массогабаритных размеров озонатора [ 2,
10].
В таблице 2 приводятся идеальные критерии эффективности энергозатрат при
электросинтезе озона, полученные на основе термодинамических расчетов.
Таблица 2
Электросинтез озона в барьерном разряде характеризуется невысокими показателями
Характер
изменения
напряжения
Синусоидальны
й
Импульсный
Газ
Кислород
Воздух
Кислород
Удельная
озонопроводимость,
г/кВт∙ч
150-180
80-95
300-400
148
Удельные
энергозатраты,
кВт∙ч/кг
6,7-5,5
12,5-10,5
3,1-2,5
Воздух
130-140
7,7-7,1
Однако практические удельные затраты обычно значительно более велики
- 10-25 кВт ч/кг при производстве 1,00-1,25% озоно-воздушных смесей;
- 5,0-12,5 кВтч/кг при производстве 1,00-1,25 озоно-кислородных смесей
Поэтому есть острейшая необходимость в оптимизации конструкций озонаторов в плане
сбережения электроэнергии.
При решении задачи получения больших количеств озона на первом месте по данным
стоит метод его получения в тихом разряде на переменном токе в потоке кислорода или
воздуха. Стабилизацию и равномерность тихого разряда обеспечивает наличие
диэлектрического барьера. По этой причине в конце 60-х годов Е. Н. Ереминым введено
понятие "бартерного разряда".
Электросинтез озона в барьерном разряде характеризуется невысокими концентрациями
озона, но сравнительно высокой экономичностью. При различных других типах тлеющего
электрического разряда получают 10-20 г озона на 1 кВтч, в то время как при барьерном
разряде этот показатель достигает примерно 150 г озона на 1 кВтч. Мало того, такой
электросинтез озона обходится без вторичных экологических загрязнений окружающей среды.
В промышленности применяют озонаторы двух типов цилиндрические и пластинчатые.
Один из электродов озонатора (независимо от типа)
может быть чисто металлическим, а другой обязательно покрыт барьером из
диэлектрического материала. В качестве диэлектрика используют, как правило, стекло или
эмаль.
Озонаторы цилиндрического типа называют озонаторами Вейс-баха. Они
комплектуются из трубчатых элементов, представляющих собой два коаксиальных
цилиндра. Цилиндр меньшего диаметра, как правило, стеклянный и имеет на внутренней
поверхности металлическое напыление. Он играет роль электрода с барьером. Цилиндр
большего диаметра служит вторым электродом и изготавливается из стойкого по отношению к
окислению озоном металла. Зазоры между поверхностями цилиндров одинаковы в элементах
озонаторов одного типа. Различные же конструкции озонаторов могут иметь зазоры в пределах
от 0,5 до 5 мм. На электроды подается высокое напряжение, в результате чего в газе между
электродами зажигается барьерный электрический разряд.
Трубчатые элементы озонатора объединяются в блоки от единиц до сотен штук в каждом и
помещаются в емкости с проточной охлаждающей жидкостью, чаще всего водой. Описанное
устройство трубчатого озонатора позволяет интенсивно охлаждать лишь его внешние
электроды. Температурные условия разрядного промежутка в ЭТОМ случае не позволяют
значительно повысить удельную электрическую мощность озонатора (мощность,
приходящуюся на единицу площади его электродов) для повышения его производительности.
Лишь в некоторых случаях в лабораторных условиях исследователи устраивают охлаждение и
внутреннего электрода отдельным потоком воды, для чего используют дополнительное
устройство.
Выход из строя одного элемента озонатора такого типа приводит к аварийной остановке и
необходимости демонтажа целого блока элементов. Это является большим неудобством при
промышленной эксплуатации озонаторов.
Пластинчатые озонаторы называют озонаторами Отто. Их элементы - плоские
металлические электроды. Они разделены, слоем диэлектрика (стекло или эмаль). Плоские
поверхности диэлектрических барьеров повышают их надежность в работе и позволяют легко при
необходимости производить замену. Устройство системы охлаждения электродов в этом случае
несколько сложнее, чем для трубчатых элементов. Существуют и другие отличия.
Спор о том, какие озонаторы выгоднее (пластинчатые или трубчатые), до сих пор не окончен.
Так в работе сопоставлены показатели работы двух озонаторов одинаковой
производительности (2,5 кг О/ч), один из которых трубчатый с водяным охлаждением, а второй
пластинчатый с воздушным охлаждением.
В результате экспериментов пластинчатый озонатор показал больший удельный расход
электроэнергии, однако, по сумме капитальных и эксплуатационных расходов он имел неоспоримые
преимущества перед трубчатым.
149
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гарчиков
А.Я.,
Курамшин
Э.М.,
Комиссаров
В.Д.,
Денисов
Е.Т.
Кинетика
окисления
метилэтилкетона
озонированным
кислородом
в
водных
растворах. // Кинетика и катализ. 1972. Т. 13- № 5. – С. 1126.
2.Пискарев
И.М.
Выходы
продуктов
химических
реакций
под
воздействием
электрического
разряда
над
поверхностью
воды
в
среде
воздуха и кислорода. // ХВЭ. 2000. Т. 34. № 6. - С. 446-450.
Жұмыста бірдей өңдеуші екі озандағыштың жұмыс көрсеткіштері салыстырылған (2,5 кг О/сағ) зерттеу
нәтижесінде әуе суытқышымен пластиналы озондағыш электроэнергиясының үлкен салыстырмалы шығынын
көрсетті, бірақ капитальді және эксплуатациялық шығындар санымен ол трубалы және әуе суытқышы алдында үлкен
жетістіктерге ие болады.
In comparing the performance of two Ozona or same productivity (2.5 kg O/h), one tube water – cooled, and the
second prate with an air – cooled. The results showed greater lamellate Ozona or specific consumption of electricity, but the
amount of capital and operating costs, he had undeniable advantages over the tubular.
150
ЧЕКАЕВА Р. У., БЕРСЕКЕНЕВА Д. С.
РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЫ АСТАНЫ ( 2000 - 2009 гг.)
В данной статье рассматриваются здания и сооружения, построенные на левобережье новой столицы
Казахстана. Астана — одна из самых молодых столиц мира. Сегодня столица представляет собой гигантскую
строительную площадку, на которой успешно реализуются смелые архитектурные проекты. Новый
административный комплекс «На водно-Зеленом бульваре» здесь сконцентрирована деловая инфраструктура.
Бизнес-центр « На Водно-Зелёном бульваре» спроектирован по последнему слову в области инженерных технологий
и отвечает всем требованиям, предъявляемым к офисам.«Северное сияние» - смелый оригинальный проект,
воплощенный в стиле «хай-тек».Один из грандиознейших архитектурных проектов - Дом Министерств, где
разместилось ряд министерств, канцелярия Премьер-министра РК, «Центр маркетинго-аналитических
исследований», «Национальный иновационный фонд», Агентство по статистике, службы охраны президента,
инвестиционные компании и фонды Каждый из этих обьектов отвечает требованиям времени и построен с
использованием современных технологий.
Мы прошлись по водно – зелёному бульвару, побывали на круглой площади. Восхищает
своей классической архитектурой Президентский Дворец «Ак Орда». Мы заметили один
недостаток этой площади. Дело в том, что здание Верховного Суда такое низкое по сравнению
с домом Министерств и Президентским дворцом, что он просто не вписывается в композицию
площади. Конечно с этической точки зрения, может и не должно быть здание Суда больше
Президентского дворца, но тогда высота Дома Министерств уж очень большая. Понравился
Водно-зелёный бульвар, его доминантой является Байтерек. Множество фонтанов, клумб,
малых архитектурных форм создаёт благоприятное впечатление и радует глаз. Жилые и
административные здания хорошо вписываются в композицию бульвара. Наша страна растёт и
вместе с ней растёт благополучие и благосостояние народа. Вкладываются инвестиции в
строительство и оборудование, привлекаются архитекторы зарубежных стран, осваиваются
новейшие технологии.
Водно-зелёный бульвар
Астана — одна из самых молодых столиц мира. Сегодня столица представляет собой
гигантскую строительную площадку, на которой успешно реализуются смелые архитектурные
проекты [1].О некоторых из них хочется рассказать более подробно.
Новый административный комплекс « На водно-Зеленом бульваре » расположен в самом
центре деловой жизни столицы – на водно-зелёном бульваре, где сконцентрирована деловая
инфраструктура.Стильный и динамичный, выстроенный в стиле «хай-тек», он органично
вписывается в общий ландшафт административного центра города, гармонируя с
президентским дворцом, Круглой площадью и Байтереком.
151
Бизнес-центр « На Водно-Зелёном бульваре»
Чёткая форма сооружения, выдержанная в строгом лаконичном стиле, придаёт
композиции эффект особой техногенности и грандиозности.
Бизнес-центр « На Водно-Зелёном бульваре» спроектирован по последнему слову в
области инженерных технологий и отвечает всем требованиям, предъявляемым к офисам.
Здания оборудованы современными бесшумными высокоскоростными лифтами. Системы
отопления и центрального кондиционирования воздуха, освещения, вентиляции,
телекоммуникаций, пожаротушения и дымоудаления спроектированы в соответствии с
мировыми стандартами. Для сотрудников фирм и посетителей предусмотрены парковочные
места, расположенные на двух этажах стилобата. Жилой комплекс « На Водно-Зеленом
бульваре» находится в самом престижном районе столицы - на левом берегу реки Ишим,
вблизи от президентского дворца, круглой площади и Байтерека. Он представляет собой
удивительный синтез высоких технологий и искусства и прекрасно вписывается в общий
ландшафт нового центра города.
Жилой комплекс «Северное сияние» расположен на Водно-Зеленом бульваре, на левом
берегу реки Ишим. Высотные дома от 32,37 до 42 этажей, как три танцующие грации, три
богини красоты, изящества и радости, словно взлетели под облака.
Жилой комплекс «Северное сияние»
«Северное сияние» - смелый оригинальный проект, воплощенный в стиле «хай-тек». Это
стиль высоких технологий и здесь все отвечает требованиям цифровой эпохи третьего
тысячелетия.
Уникальная система климат-контроля, позволяющая контролировать и
автоматически поддерживать температуру воздуха в квартирах, высококачественные
скоростные лифты с индивидуальным дизайном, обладающие особой плавностью хода,
которые за считанные секунды доставят Вас на нужный этаж или паркинг.
Но наряду со всеми многочисленными преимуществами, на наш взгляд в этом комплексе
есть и некоторые недостатки. Например, такие как слишком высокая этажность, я думаю, что
не каждый человек хотел бы жить на 42 этаже, особенно те люди, которые имеют некоторые
проблемы со здоровьем. Тем более территория нашего государства необъятна и позволяет
строить элитные дома, т.е. 3-4 этажные секционные или блокированные. Внешне данный
152
комплекс, нам кажется, не похож на жилой дом, это связано с отсутствием на нем балконов, что
не мало важно для летнего отдыха.
Один из грандиознейших архитектурных проектов - Дом Министерств. Он построен в
новом административном центре столицы, на левом берегу реки Есиль, на площади в 13,1 га,
напротив резиденции президента РК, по соседству со зданиями сената, мажилиса и аппарата
президента. Согласно градостроительному замыслу, комплекс своим пластическим объемом, с
перепадами этажей и террасированием, как огромный амфитеатр, «работает» на раскрытие
композиции площади и резиденции, а видом сверху дает иллюзию на силуэт парящего орла,
одного из символов суверенного Казахстана. В комплексе разместилось ряд министерств,
канцелярия Премьер-министра РК, «Центр маркетинго-аналитических исследований»,
«Национальный иновационный фонд», Агентство по статистике, службы охраны президента,
инвестиционные компании и фонды. Завершаются половины этого комплекса двумя зданиями
башенного типа, уникальной полуконической формы, которые расположены симметрично, по
двум сторонам от главной оси нового центра. Эти башни своими силуэтами дают еще одну
ассоциацию с символом «золотого человека», олицетворяющим истоки и возрождение
казахского народа и одновременно стали своеобразными воротами перед резиденцией
президента Казахстана [2].
Дом министерств
Президентский дворец «Ак Орда» (Золотая Орда), раскинувшейся на площади более 36
тысяч квадратных метров, логически завершает целый городской ансамбль, куда входят здания
правительства, парламента, Верховного суда, министерства обороны и министерства
иностранных дел. Высота дворца достигает со шпилем 80 метров. Его гордостью является
малахитовый зал, предназначенный для проведения государственных и международных
переговоров.
Президентский дворец выполнен в классическом стиле, что подчеркивает его величие и
красоту и придает ему своеобразную монументальность.
Перед Президентским дворцом
простирается обширная площадь, на которой расположены великолепные фонтаны, цветники и
различные комплексы зданий, которые замыкают данную площадь.
Комплекс административных зданий перед Президентским дворцом
153
В городе Астане построен уникальный по своему архитектурно-планировочному решению
и инфраструктуре жилой комплекс «Триумф Астаны». Он расположен на левом берегу реки
Ишим в новом центре по проспекту Кабанбай батыра.
Этот жилой комплекс призван создать новый незабываемый силуэт Астаны. Его облик
лаконично сочетает в себе монументальность, величественность, мощь и изящество столичной
архитектуры. Издали
комплекс «Триумф Астаны» напоминает Университет им. М.
Ломоносова в Москве построенный в советский период. Из окон квартир открывается
великолепная панорама: совсем рядом находятся городской парк, развлекательный центр
«Думан», цирк.
Квартиры запроектированы по принципу функционального зонирования. «Триумф
Астаны» спроектирован по последнему слову в области инженерных технологий.
Также, комплекс имеет великолепно благоустроенную территорию с фонтанами, малыми
архитектурными формами, альпийскими горками, цветочными клумбами и газонами.
История Национальной академической библиотеки Республики Казахстан тесно связана со
становлением новой столицы Астаны как интеллектуального центра страны.
Сегодня в распоряжении читателей – полмиллиона книг, 1500 наименований
отечественных, зарубежных периодических изданий и разнообразная электронная информация.
К услугам пользователей – электронный каталог, электронная доставка документов,
виртуальная справочная служба.
Каждый из этих обьектов отвечает требованиям времени и построен с использованием
современных технологий.
Молодая столица растет, появляются интересные здания и сооружения которые
привлекают наших соотечественников и гостей из ближнего и дальнего зарубежья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.//Базис-А , Астана-2005.
2. www.astana.kz
Астана қаласының архитектурасының дамуы (2000-2009 жж.)
Берсекенева Д.С., Чекаева Р.У.
Мақалада Қазақстанның жаңа астанасындағы сол жағалаудағы салынып жатқан үйлер мен
ғимараттар қамтылған. Астана – әлемдегі ең жас бас қалалардың бірі. Бүгінде еліміздің
астанасы керемет архитектуралық жобаларды жүзеге асырып жатқан алып құрылыс алаңы
іспеттес. «На водно-Зеленом бульваре» жаңа әкімшілік кешенінде іскер инфрақұрылыс
шоғырланған. «На водно-Зеленом бульваре» бизнес-орталығында инженерлік-технологияның
соңғы үлгісімен жоспарланып, офистік қажеттіліктердің бәрін қамтиды.
«Северное сияние» «хай-тек» стиліндегі ерекше жоба. Онда Министрліктер үйі, ҚР
Премьер-министрінің кеңсесі, «Маркетингтік-аналитикалық зерттеу орталығы», «Ұлттық
инновациялық қор», Статистика, президенттік күзет қызметі, инвестициялық компания және
қорлар агенттігін қамтитын орасан құрылыс нысандары орналасқан.
Бұл нысандардың қай-қайсысы болса да бүгінгі заман талабына сай жаңа
технологиялармен салынған.
154
С.Ш.САДЫКОВА, А.З.ИСИНА
АРХИТЕКТУРА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ В ТВОРЧЕСТВЕ
ФРЭНКА ЛЛОЙДА РАЙТА 20 - 30-х ГОДОВ ХХ ВЕКА
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, Астана)
В статье рассмотрено творчество выдающегося американского архитектора Фрэнка Ллойда Райта. Известность
Райту приносят «Дома Прерий», спроектированные им с 1900 по 1917 годы. «Дома Прерий» созданы в рамках
концепции «органической архитектуры», идеалом которой является целостность и единение с природой. Для них
характерен открытый план, преобладающие в композиции горизонтали, далеко вынесенные за пределы дома скаты
крыши, террасы, отделка необработанными природными материалами, ритмичные членения фасада каркасами,
прообразом которых служили японские храмы. Многие из домов в плане крестообразные, и расположенный в центре
очаг-камин объединяет открытое пространство. Наиболее известными среди «Домов Прерий» являются дом
Уиллитса, дом Мартина и дом Роби.
Фрэнк Ллойд Райт - американский архитектор, основатель и ведущий мастер школы
органической архитектуры. Творчество Райта образует прямую связь между поисками
архитекторов конца 19в. и достижениями мировой архитектуры середины 20 в [1]. Известность
Райту приносят «Дома Прерий», спроектированные им с 1900 по 1917 годы. «Дома Прерий»
созданы в рамках концепции «органической архитектуры», идеалом которой является
целостность и единение с природой [2].
В 30-е гг. Райт становится лидером течения, противопоставляющего конформистским и
техницистским тенденциям функционализма идею архитектуры - связующего звена между
человеком и природой. Программное произведение Райта этого периода - дом Кауфмана ("Дом
над водопадом") в Бер-Ране (штат Пенсильвания, 1936) смело вынесенные консоли, которого
продолжают уступы скал над лесным ручьем [3].
Рис.1 Дом Дж. Кауфмана. Общий вид
Рис.2 Дом Джекобса. Общий вид
Дом Кауфмана (рис.1) — загородная вилла, построенная в лесу, на берегу ручья.
Основной принцип конструктивно-пространственной структуры сооружения состоит в том, что
перекрытиями служат консольные железобетонные плиты, выступающие из центрального
массива в разных направлениях и на разных уровнях. Помещения имеют с одной стороны
каменные, а с другой, наружной, стороны — стеклянные стены. Общий вид здания
представляет собой живописную композицию массивов каменной кладки, стекла и больших
155
железобетонных балконов с глухими парапетами. Оперируя рваным камнем, железобетоном и
стеклом, архитектор сумел достичь здесь значительной художественной выразительности.
Основную часть площади первого этажа занимает большая общая комната, к которой
примыкают сообщающиеся с ней свободно, по принципу “перетекающего пространства”,
столовая, кухня, прихожая и которая связана, благодаря обильному остеклению и множеству
стеклянных дверей, с внешним пространством террас, а также посредством лестницы с ручьем
внизу. На втором этаже - три спальни, имеющие каждая свой санузел и свой балкон, на третьем
этаже - тоже спальня с санузлом и балконом; отсюда переходный мостик ведет к домику для
гостей и прислуги и к гаражу.
Архитектор всемерно стремился сделать так, чтобы интерьер и внешняя среда не были
резко разделены: помимо того, что для беспрепятственной зрительной связи применены
большие плоскости остекления, наружное пространство проникает внутрь между
выступающими консолями плит перекрытий, а пространство помещений продолжается наружу,
на террасы.
Как и в других домах Райта, фактура стен внутри такая же, что и снаружи; штукатурка
отсутствует. В интерьерах деревянная обшивка местами смягчает суровость камня и
железобетона. Остекление неизменно защищено от солнца. Над входами также установлены
консольные козырьки, сплошные или решетчатые.
Для клиентов среднего класса Райт в 20-е-30-е годы разрабатывает дома умеренной
стоимости. Сам Райт называет их «юсоновскими» или «североамериканскими», от
аббревиатуры U.S.O.N.A (Unites States of Nothern America). Компактные, экономичные и
технологичные, «юсоновские» дома развивали принципы, заложенные ещё в «Домах Прерий»
[4]. Широкая крыша домов парила над стенами за счет применения узких ленточных окон под
самым потолком. Дома проектировались в основном одноэтажными и L-образными в плане,
что позволяло им вписываться в участки сложной формы. Каркасная конструкция позволяла
удешевить строительство.
Первый дом Джекобса (рис.2) может служить характерным примером “американских
жилищ” Райта. Он Г-образный в плане и поставлен в северном углу участка так, что огибает
сад с двух сторон [5]. Фасады со стороны улицы замкнуты—допущена только узкая полоса
остекления под карнизом. Но со стороны сада, на солнечную сторону, сделано остекление во
всю стену в виде сплошного ряда стеклянных дверей.
Дом состоит из двух частей: общей и интимной, примыкающих друг к другу под углом.
Объем, в котором размещены общая комната и кухня, выше спален. В месте перепада кровель
установлено окно, освещающее кухню.
Проект дома Джестера (рис.3) представляет собой другой пример необычного решения
плана. Здесь в основу взят круг. Райт обосновывал это тем, что стены постройки должны быть
сделаны из клееной древесины, которая, будучи изогнута, образует пространственные
конструкции, обладающие большой жесткостью и прочностью. Однако, как нередко бывало у
этого архитектора, экспериментируя с формой, он увлекается. Например, странное впечатление
производит круглая ванна, круглая или изогнутая в плане кровать.
Рис. 3. Дом Р. Джестера, арх.Ф.Л. Райт. Общий вид
В середине плана находится “лаборатория” (так Райт называл кухню), откуда через
внутреннее остекление просматриваются общая комната и детская. Наружная стена кухни
сплошь остеклена тем, чтобы дети не чувствовали себя взаперти.
План компактный по конфигурации. Общая комната, две спальни, кухня и санузел
размещены на платформе, консольно защемленной в массиве кирпичной кладки. Балкон,
являющийся продолжением и своего рода частью жилой площади, а также ряд стеклянных
156
дверей, отделяющих помещения от балкона, затенены консольной перголой, Идея, которой
вдохновился автор проекта при создании замысла этого дома, — беспрепятственная зрительная
связь внутреннего пространства жилища с внешней средой.
Рис. 4. Дом Уинклер и Гетш, арх.Ф.Л. Райт. Общий вид
Дом Уинклер и Гётш (рис.4) в Окемос — один из лучших домов Райта по простоте плана,
изяществу фасадов и качеству отделки. Здесь, как и в других жилых домах, запроектированных
им, ядром дома является кирпичный массив камина и санузла. Стены деревянные и
остекленные. Пространство спален продолжается наружу, в небольшой зеленый дворик,
который, будучи огражденным стенкой, представляет собой как бы комнату под открытым
небом. Выступающая консольно крыша образует навес стоянки автомобиля. В местах перепада
уровней кровли — полосы верхнего бокового остекления. Встроенная мебель — важная часть
интерьера. Кухня, как обычно у Райта, непосредственно связана с общей комнатой.
Дом Мелвина Максвелла Смита (рис.5) — также один из домов для “средней
американской семьи”, проектированием которых усиленно занимался Райт в 1920—1930-х
годах.
Постройку характеризуют спокойные массы, горизонтальность, широкие карнизные свесы.
L-образный план дома компактен и хорошо организован. Характер расположения входа создает
ощущение уюта и интимности без какой-либо претенциозной представительности. Фасад,
выходящий на улицу, имеет лишь верхнебоковое остекление под самым потолком
(клересторий). Стены же, выходящие во внутренний двор, на террасу, остеклены полностью.
Галерея, идущая вдоль, дворового фасада способствует, пространственному единству
композиции. Обширная общая комната с непременным камином оборудована длинным
диваном и книжными полками во всю длину одной из стен.
Рис. 5. Дом М. Смита, арх.Ф.Л.Райт. Общий вид
Столовая представляет собой часть главной комнаты, имеющей Г-образную форму в
плане. Здесь более низкий потолок, чем над остальным помещением, что придает этому уголку
некоторую интимность. Рядом — высокая кухня, освещенная верхним боковым светом и
хорошо проветриваемая; она может быть закрыта с помощью раздвижной перегородки.
К этой главной части здания под прямым углом примыкает крыло со спальнями; в нем
имеются также два совмещенных санузла. Спальни сообщаются между собой остекленной
157
галереей. Потолок спален выше потолка галереи, благодаря чему они дополнительно
освещаются верхним светом через окна, расположенные над встроенными шкафами.
Проанализировав архитектуру индивидуальных жилых домов Ф.Л.Райта 20-х-30-х годов
ХХ века можно выделить основные принципы проектирования одного из величайших
архитекторов Америки.
Ядро дома образовывают кирпичные или из естественного камня стены в зоне кухни и
санузла и в некоторых других местах. Эти массивы способствуют устойчивости сооружения —
фактической и зрительной. Остальные стены были деревянными. Тонкие деревянные стены,
как утверждал Райт, обладают достаточной несущей способностью благодаря изломам их в
плане. Высота помещений обычно делалась минимальной. В построенных по проектам Райта
домах крыша двускатная или плоская, причем со свободным водосливом, без водосточных труб
и желобов. И скатные, и плоские крыши имеют широкие свесы. Значительный вынос карнизов
устроен в большинстве жилых домов Райта. По его выражению, крыша — это “символ
дома”[6]. Свесы защищают стены от осадков и остекление от солнца. Нередко навес над
остеклением делался не сплошным, а в виде решетки — консольной перголы, дополняемой
вьющейся зеленью, что создает защиту от солнца летом, когда растения покрыты листвой, и
позволяет достичь лучшей освещенности помещений зимой. При этом, если вьющиеся
растения не предусмотрены, ширина и частота планок решетки рассчитываются так, чтобы
создать преграду для прямых лучей солнца в жаркое время года.
Покрытие во всех случаях, в том числе и скатное, устраивалось бесчердачным, а потолок
подшивался отделочной фанерой или строганными досками, причем подшивка потолка не
только не оштукатуривалась, но и не окрашивалась (она покрывалась прозрачным лаком).
Помимо упрощения и удешевления конструкции устройство бесчердачной скатной крыши
создает интересные пространственные эффекты в интерьере.
В целом в постройках Райта штукатурка и покраска сведены к минимуму. Строительные
материалы — камень, кирпич, дерево, бетон — не маскируются другими, специальными
отделочными материалами. Помимо того, что обнажение естественной фактуры материала
конструкций производит своеобразный декоративный эффект, этим приемом достигается
впечатление цельности и естественности архитектуры. Идея цельности (“интегральности”, как
говорил Райт) имеет большое значение в концепции “органической архитектуры”. Исходя из
анализа его проектов, можно сделать вывод: Райт стремился к тому, чтобы сооружение
производило впечатление как бы сделанного из одного куска, а не собранного из
многочисленных частей и деталей.
Совершенно, своеобразен подход Райта к устройству светопроёмов (если, конечно,
сравнивать их не с тем, что стало обычным в архитектуре сегодня, а с тем, что делалось 40—50
лет назад). Окно в виде прямоугольного выреза в стене можно встретить у Райта только как
исключение. В его постройках остекление либо ленточное, либо во всю высоту помещения,
либо в потолке. В одноэтажных жилых домах помещения имеют разную высоту, и в местах
перепада кровли (между разными ее уровнями) устраиваются проемы для верхнебокового
освещения и для проветривания . При этом кровля нижнего уровня может продолжаться внутрь
в виде полки, за которой иногда помещаются источники искусственного освещения. В жаркое
время верхние окна способствуют хорошей вентиляции.
Райт — один из первых, кто ввел в архитектуру обильное остекление. Он говорил: “Свет
придает красоту зданиям”. Но эта тенденция совмещается у него с противоположной:
уменьшать остекление для придания дому большего уюта, замкнутости, ощущения защиты,
убежища. Вследствие этого в некоторых интерьерах “домов прерий” недостаточно
естественного освещения. В 30-е годы Райт вводит следующее решение: стены, обращенные к
улице и на север, — глухие, лишь с узкой полосой остекления под потолком, а стены,
обращенные к саду, к внутреннему двору, на юг, — сплошь стеклянные от пола до потолка.
Несмотря на большие световые проемы и целые стеклянные стены, дома Райта внушают
ощущение защиты, “крова”; интерьеры построенных им жилых домов по-домашнему уютны.
Этому способствуют, в частности, широкое использование дерева в отделке помещений,
обилие в них ковров и тканей (в том числе, например, для покрытия полов), общая мягкая,
теплая тональность интерьера, наличие глухих стен, применение карнизов большого выноса.
Новшества Райта в свое время воспринимались как эксцентричность, но теперь почти
любой современный дом в Америке что-то воспринял от них.
158
За более чем семьдесят лет своего творческого пути он сделал для развития современной
архитектуры больше, чем любой другой мастер в странах Запада. Райт выдвинул принцип
архитектуры органичной - то есть целостной, являющейся неотделимой частью среды,
окружающей человека. Им была сформулирована идея непрерывности архитектурного
пространства, противопоставляемая артикуляции, подчеркнутому выделению частей в
классической архитектуре. Основанный на этой идее прием так называемого свободного плана
вошел в число средств, используемых всеми течениями современного зодчества.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гуляницкий Н.Ф. История архитектуры. Том 1. М.: Стройиздат, 1984.-С.156-158.
2. Стивенсон Н. Архитектура. М.: Дорлинг Киндерсли, 1999.- С.43-44.
3. Иконников А.В. Всеобщая история архитектуры. Том 11. М.: Стройиздат, 1973.- 887с.
4. Пфайффер Б. Архитектура демократии. М.: АртРодник, 2006.-С.205-231.
5. Фремптон К. Современная архитектура: Критический взгляд на историю развития. М.:
Стройиздат, 1990.- 344 с.
6. Иконников А. В. Архитектура XX века. Утопии и реальность. М.: Прогресс-Традиция,
2001. - С.136-154.
ХХ ғасырдың 20-30жылдары Фрэнк Ллойд Райт шығармасындағы жеке тұрғын үйлердің
архитектурасы
Мақалада американдық аса-көрнекті архитектор Фрэнк Ллойд Райт шығармалары қарастырылған. 1900ж1917ж жобаланып салынған «Прерий үйі» Райтқа танымалдық әкелді. «Прерий үйі» «органикалық архитектура»
концепциясы жиектемесінде құралған, оның негізгі мақсаты бүтіндігі және табиғатпен бірігуі болып табылады.
Оларға тән қасиет ашық жоспар, композицияда горизонтальдар айқындалады, үйдің сыртынан шығып тұрған еңіс
шатыры, террасалар, өңделмеген табиғи материалдармен қапталған,қасбеттерін каркаспен ретті бөлшектеу, оның
басты бейнесі болып жапон ғибадатханары қызмет еткен. Үйлердің көп жобалары айқастырылған крест тәрізді және
ортасында ошақ-алауошақ орналасқан ашық кеңістікті біріктіреді. Оның «Прерий үйлерінің» ішінде ең танымалы
Уиллитс үйі, Роби үйі мен Мартиннің үйі болған.
The Architecture of individual residential houses in the projects of Frank Lloyd Wright in 1920-30 of 20th
century
In the article the work of an outstanding American architect Frank Lloyd Wright is considered. Wright became
renowned for his design of the “Prairie houses” made between 1900 -1917. The “Prairie Houses” were created in terms of
conception of the “organic architecture”, that values an intact composition and the unity with nature. The “Prairie Houses”
projects combine open layouts, prevailing horizontal lines in the composition, the roof lines outstripping house walls afar, the
terraces, as well as the finishing with unrefined natural materials and rhythmic divisions of the facade by structures, derived
from those of the Japanese temples. Many of the houses have the cross-like layouts and fireplaces located in the center of
each one, uniting the open spaces. The most famous of the “Prairie Houses” are the Willits House, the Martin house and the
Roby house.
159
М.И. АРПАБЕКОВ
СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕСТОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКИ КРС
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана)
В данной статье рассматриваются вопросы исследования, разработки технических средств
выемки пологих, наклонных, крутонаклонных пластовых месторождений полезных ископаемых со
сложными горно-геологическими условиями. Предлагаемое тестирование разработанной методики
обмена данными для системы роботизированного комплекса КРС отмечено разработкой
интегральной диагностики роботизированного очистного комплекса для селективной
выемки угольных пластов.
При изготовлении объекта целесообразно одновременно изготовлять и средств
диагностирования (СД). При этом главной задачей является обеспечение всех требований,
предъявляемых к объекта диагностирования (ОД) и СД. При сборке и наладке ОД может возникать
задача поиска дефектов. На заключительной стадии осуществляется выходной контроль и
производится проверка исправности объекта (рис.1).
Рис.1 Диагностирование на всех этапах жизни комплекса роботизированный селективный (КРС)
В процессе эксплуатации диагностирование ведется непрерывно или периодически с целью
контроля правильности функционирования или работоспособности объекта. В случае необходимости
осуществляются прогнозирование или поиск возникшего дефекта для выполнения профилактических
или восстановительных работ. Диагностирование на этом этапе позволяет обоснованно принимать
решения об использовании объекта в требуемый момент времени.
Для большинства систем комплекса для селективной выемки роботизированный КРС
характерным является отсутствием режима ожидания, так как на роботизированном комплексе
осуществляется непрерывное наблюдение за состоянием автоматического манипулятора и всего
комплекса, а управление работ также представляет собой непрерывный технологический процесс
[1- 10]. В связи с этим предлагаем функциональное диагностирование и тестирование.
В общем случае процесс диагностирования КРС представляет собой многократную подачу
на объект (см. рис.2) определенных входных воздействий. Многократное измерение и анализ
ответов (выходных сигналов или реакций) на эти воздействия, которые могут поступать на
входы объекта КРС от средств диагностирования (СД) или являться внешними (рабочими)
сигналами, определяемыми алгоритмом функционирования автоматического горного
160
выемочного манипулятора ВМФ-5.
Рис. 2- Структурная схема микропроцессорной системы КРС
Микропроцессорная система адаптивно- программного управления как объект диагностики
представляет собой сложную вычислительную структуру с шинной организацией (рис. 2). Она
состоит из четырех основных групп больших интегральных схем (БИС) - микропроцессора, памяти,
контроллеров ввода-вывода и контроллеров связи с объектами. Каждая из этих функциональных
подсистем, в свою очередь, является достаточно сложной с точки зрения диагностирования. Поэтому
при организации тестового и функционального диагностирования микропроцессорных систем используется декомпозиционный подход, при котором в качестве объекта диагностирования выступают
отдельные функциональные устройства: арифметическо-логического устройства (АЛУ), процессора,
оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ), устройства ввода-вывода (УВВ) корпуса БИС и
тепловой элемент замены (ТЭЗ).
Трудности, возникающие при диагностировании микропроцессорных систем, определяются
высокой степенью интеграции БИС (большим числом логических элементов и ограниченным числом
внешних контактов), разветвленными связями между элементами системы. Кроме того, разработчик
аппаратуры очень часто не имеет полной информации о внутренней структуре БИС и вынужден рассматривать ее как «черный» ящик.
Для тестирования микропроцессоров разрабатываются и специальные методы, основанные на
применении функциональных тестов. Эти тесты обеспечивают выполнение операций
микропроцессора на некотором множестве операндов.
Существуют три основных подхода к построению тестов микропроцессоров и
микропроцессорных систем: модульный, микропрограммный и функциональный. При модульном
подходе БИС представляется как набор функционально законченных модулей.
Это регистры, счетчики, сумматоры, арифметико-логические устройства, мультиплексоры и др.
Для каждого модуля строится частный тест. Общий тест образуется путем объединения час основе
шинной организации передачи данных между модулями.
Микропрограммный подход решает задачу следующим образом. Выбирается некоторая
микропрограмма, состоящая микроопераций и осуществляющая передачу данных: входов к внешним
и выходам устройства. Определяется часть аппаратуры, участвующая в реализации этой
микропрограммы. Подбираются операнды, обнаруживающие неисправно аппаратуры при
выполнении каждой микрооперации задача оптимального выбора множества микропрограмм
покрывающего все аппаратные средства системы.
Функциональный подход основан на тестировании микропроцессорной системы. Список команд
микропроцессора является источником информации, о его операциях. Последние делится на
несколько классов: операции обработки; пересылки, ввода-вывода и др. [4, 9,10].
Выделяют следующие основные механизмы микропроцессора:
161
- механизмы обработки данных: выполнения а и логических операций, модификации операндов
формирования признаков результата, адресной apифметики;
- механизмы управления обработкой данных: дешифраций операции, дешифрации модификаций
операций, операндов и результата; активизации операций и модификаций;
- механизмы хранения и передачи данных;
- механизмы управления передачей данных: выборки регистров управления межрегистровым
обменом, адресации, pеакции на внутреннее состояние;
- механизмы реакции на внешние сигналы и сигналы ввода-вывода данных, прерывания,
прямого доступа в память и др.
Основой построения моделей механизмов является модель регистровых передач [1,4,9].
Тестовые программы строятся для каждого механизма в предположении, что остальные механизмы
являются исправными.
На рис.3 приведены основные схемы организации тестового диагностирования большой
интегральной схемы (БИС). Схема программного тестирования (рис. 3,а) содержит генератор тестов
(ГТ). Тесты хранятся в памяти (ОЗУ или ПЗУ) и поддаются на вход объекта диагностирования
роботизированного комплекса в специально отведенные для этого интервалы времени. Выходная
реакция роботизированного комплекса сравнивается с эталонной реакцией, которая также
сохраняется в памяти. Подготовка тестов производится предварительно с использованием известных
алгоритмов вычисления тестов или путем физического или машинного моделирования. При
физическом моделировании в копию тестируемого устройства вносятся физические неисправности и
находятся входные воздействия, которые их обнаруживают. Для сложных устройств используются
машинные модели. При реализации программ тестирования применяются условные и безусловные
алгоритмы диагностирования. Поиск дефектов осуществляется с помощью словарей или зондов.
Рис. 3-Схемы организации тестового диагностирования роботизированного комплекса (ОД)
На рис. 3,б показана схема вероятностного тестирования. Входные воздействия на входы
роботизированного комплекса подаются от генератора псевдослучайных воздействий ГПВ, который
строится на сдвиговом регистре с обратными связями. Цифровое устройство, на входы которого
поступают случайные последовательности сигналов, осуществляет вполне определенное
преобразование распределения вероятностей этих сигналов. Анализатор выходных реакций проверяет соответствие параметров случайных выходных сигналов некоторым эталонным значениям.
Устройство считается исправным, если статистически подтверждается такое соответствие. Вероятностное тестирование освобождает разработчика от сложных процедур синтеза
детерминированных тестов и в то же время обеспечивает достаточную достоверность результатов.
Компактное тестирование (сравнение с эталоном) состоит в том, что генератор входных
воздействий подает сигналы одновременно на ОД и на эталонный (дублирующий) ОД. Эти сигналы
могут быть наборами детерминированного или псевдослучайного теста. Результат диагностирования
определяется из сравнения реакций обоих комплектов аппаратуры. Это исключает необходимость
хранения результатов тестирования или даже вычисления этих результатов.
При сигнатурном тестировании выходные реакции ОД обрабатываются сигнатурным
анализатором (рис.3,г). Полученные сигнатуры сравниваются с эталонными. При этом они могут
162
быть получены расчетным путем или физическим моделированием. Данный метод позволяет
существенно сократить объемы хранимой диагностической информации.
Правильная работа запоминающих устройств ОЗУ и ПЗУ является важным условием
работоспособности микропроцессорных систем. Тестирование БИС ПЗУ обычно проводится перед
установкой ее в типовой элемент замены (ТЭЗ). При этом могут осуществляться статический,
динамический и функциональный виды контроля. При статическом контроле измеряются
электрические величины в установившемся режиме (токи логических «0» и «1» входных и выходных
сигналов, ток потребления). При динамическом контроле проверяются временные параметры
микросхемы (время выбора микросхемы, время выборки адреса, время выборки считывания и др.).
Микропроцессорная система есть единство аппаратных и программных средств. Поэтому
тестирование программ является
второй важнейшей задачей наряду с тестированием
роботизированного комплекса КРС. С точки зрения диагностирования программное обеспечение
(ПО) представляет собой объект более сложный, чем аппаратные средства. Этому есть несколько
причин.
Во-первых, программные продукты менее структурированы, аппаратура. Последняя часто
строится на стандартных блоках тесты, для которых известны или легко строятся. Сложность
программ может достигать десятков тысяч операторов, что делает их трудно обозримыми.
Воздействия программных ошибок гораздо более обширны по своим последствиям на
вычислительные процессы, воздействия, вызванные неисправностями аппаратных средств.
Тестирование состоит в выполнении программы с целью обнаружения ошибок при отсутствии
реальной внешней среды. Специально подбирают входные данные (тесты); реакция ПО для данных
сравнивается с эталонной.
После установления соединения между блоком управления и диагностическим прибором сканером, программа предлагает перейти в режим диагностики блока управления. В
этом режиме выбирается группа диагностируемых блоков управления, после чего маркируется тип возможного блока управления. Если не сделать такого выбора, то программа
проведет идентификацию РТК в автоматическом режиме, что потребует несколько большего
времени.
Если поиск не привел к результату, программа предлагает описание возможных причин
отсутствия коммутации, которое предлагает соответствующий алгоритм действий диагноста.
После этого шага проводится идентификация блока управления с целью проверки
штатного оснащения РТК и проверки связи с блоком.
Четыре дальнейших предлагаемых функций программ предлагают помимо
идентификации: опрос памяти неисправностей; вывод фактических параметров: проведение
теста исполнительных механизмов; функциональные тесты
После этого запускается опрос памяти неисправностей с целью определения возможных
ошибок, зафиксированных в памяти регистратора. При обнаружении ошибки, прибор
сообщает ее код и название неисправного элемента системы [ 10].
Для решения задач автоматизированного исследования диагностических протоколов передачи
данных используется готовый программно- аппаратный комплекс, состоящий из устройства ( интерфейса)
преобразования уровня и формата сигналов и программного модуля для протоколировании обмена и выдачи обратных
сигналов (реакций) в диагностическую линию. В совокупности этот комплекс
позволяет анализировать обмен
диагностическими данными по наиболее распространенным на сегодняшний день линиям диагностики.
- Стандарт ISO 9141 (линии К и L).К- диагностический обмен данными; L-иницилизация обмен тестором.
- Стандарт ISO 119898 (высокоскоростная шина CAN) и ISO 11519 (низкоскоростная шина CAN).
Стандарт RS485 LIN (линии А и В).
Существует несколько аппаратных реализаций устройств интерфейса.
HS + Interface (поддерживает все описанные стандарты).
ISO/SAЕ Interface (работа с IS0914I).
CANcard (карта PCMCIA, работа как устройство шины CAN).
В описании методик исследования протоколов и в описании практической части работы будет не использован прибор
с наиболее широкими возможностями -HS + Interface-фирмы SAMTEC.
Устройство аппаратного интерфейса «HS+Interface» имеет интегрированную Flash-память. которая позволяет ему
выполнять функции любого устройства на шине, например -согласование или шлюз между К-линией и CAN шиной.
Подключение к персональному компьютеру осуществляестя через последовательный СОМ-порт или по интерфейсу USB
[10]
Р е ж и м д и а г н о с т и к и с п р и м е н е н и е м E S I мо ж е т п р и и с п о л ь з о в а н и и с к а н и р ую щ и х ус т р о й с т в
К TS ( K o m p a kt T e s t e r S ys t e m ) п р о и з в о д с т в а B O S C H к а к К TS 5 2 0 / 5 5 0 / 6 5 0 .
Т е хн и ч е с ки е данные:
- 32 битный микропроцессор МС68332. 1 Мбит Flash и 1Мбит SRAM
163
- Скорость передачи 500 Кбод в режиме «K-line/RS485- и 250 Кбод в режиме только «K-line».
- Скорость передачи по шине CAN-I Мбит/с. соответствующей спецификации CAN 2,0А и 2,0В. возможность
установки конечной нагрузки.
- Два порта J1850 PWM, oдин порт JI850 VPМ Последовательный СОМ порт и USB- порт для связи с ПК. Диапазон
напряжений о т 8 до 28 В.
- Максимальная потребляемая мощность 250 В т Источник питания 1 2 В Рабочие температуры о т -20 до +70ºС.
Система диагностики аппаратуры управления должна определять следующие виды
неисправностей и отказов: отсутствие давления в напорной магистрали, каналах управления
гидрораспределителями и гидроцилиндрами; отсутствие подтверждения исполнения команды от
датчиков положения гидроцилиндров; отсутствие передачи данных через вспомогательные
инфракрасные каналы. Определение отказов производится датчиками давления, установленными в
гидромагистралях и сравнением результатов измерений с показаниями давления в напорной
магистрали непосредственно на маслостанции, а также с помощью устройства гидросистемы
механизированной крепи АКГ-2М,
Разгерметизация магистрали устраняется вручную. При
отсутствии подтверждения исполнения команд возможна пооперационная передвижка секций, в
этом случае команды могут передаваться как со штрековой микроЭВМ, так и с пульта секции. При
отсутствии передачи данных выравнивание секций должно производиться гидропатронами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Ермеков Т.Е., Тазабеков И.И., Арпабеков М.И. Задачи технической диагностики для
селективной выемки роботизированного комплекса КРС // Сб. научных трудов международной
научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса
Казахстана» (Сагиновские чтения №1), Караганда. 2009,- С.192-195.
2.ЕрмековТ.Н., Бекенов Т.Н., Арпабеков М.И. Горные машины. Астана: Фолиант, 2005. - 280
с.
3. Ермеков Т.Е., Шоланов К.С., Арпабеков М.И. Научные основы решения, а также
обоснование параметров горных и строительных робототехнологических комплексов // Монография.Алматы: тип. «Эверо» 2009. -272с.
4.Арпабеков М.И. Система диагностики неисправностей функциональных элементов очистного роботизированного
комплекса для селективной выемки угольных пластов // Хабаршы-Вестник ЕНУ им. Гумилева. Астана: ЕНУ им.
Л.Н. Гумилева, №4 (71). 2009. С. 207-212.
5. Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. Определение зоны резания для различных режимов работы
манипулятора // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникации им. М. Тынышбаева. Сб.
науч. трудов. №4 (59) -Алматы: Изд-во КазАТК. 2009. – С. 118-123.
6. Арпабеков М.И.Оценка спектрально корреляционных характеристик работы манипулятора
на базе коронки ПК-3М, ПК-9Р // Вестник ПГУ им. С. Торайгырова.(серия энергетическая) №1Павлодар: Кереку ПГУ им.С.М. Торайгырова, 2009.- С.19-23.
7. М.И. Арпабеков Математическая модель горного выемочного манипулятора и его рабочего
органа // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы
математики, информатики, механики и теории управления» посвященной 60-летию д.т.н.,
профессора, академика Нац. ИА РК Биярова Т.Н. Ч.1, КБТУ, ДГП «Институт механики и
машиноведения КН МОН РК», ДГП « Институт математики и механики» КазНУ им. Аль-Фараби,
Институт прикладного и системного анализа НАН и МОН Украины. Тип. ТОО «Эверо», Алматы:
2009. С.107-112.
8.Ермеков Т.Е., Шоланов К.С., Арпабеков М.И. Изыскания и создание средства управления
роботизированного комплекса для селективной выемки угольных пластов // Вестник науки КазАгрУ
им. С.Сейфуллина. Серия экономических, технических, гуманитарных наук и архитектуры №4 (55)
/2009. Астана-2009. С.336-339.
9. В.В. Сапожников, Вл. В. Сапожников Основы технической диагностики. Учебное посо-бие
М.: Маршрут,2004.- 316с.
10. В.Е. Ютт, Г. Е. Рузавин Электронные системы управления ДВС и методы их диагностирования. Учебное пособие М.: Горячая линия- Телеком, 2007.- 104с.
Көмір қабаттарын роботтандырлыған кешенде селективті ойып алуда тесттік диагностика схемасын
ұйымдастыру
Арпабеков М.И.
Керту манипуляторлардың (КМ) бірдей сенімді жұмыс істеу негізінде забойды әртүрлі әдістермен өңдеу арқылы
164
конструктивті-кинематикалық, режимдік өңдеуі, энергетикалық және пайдалану көрсеткіштері, теориялық және тәжірибе
жүзінде дәлелденді.
Таза экологиялық әдіспен, яғни жер астына бос кен-жыныстарын қалдыру арқылы, көмір алатын, роботтандырылған
кешендерді және автоматтандырылған КМ жасап шығару үшін техникалық тапсырмалар тағайындалды.
Scheme organization test di a g n os i s of the robotorised complex for selective excavation o f c o al s e a ms
Arpabekov M. I.
Power, conditional, constructive-kinematic, operaying parameters and reliability of some removal manipulators working in one
and the same time were scientifically tested. To master the production of removal automatic manipulators (RM) and robotorised
complex (RC) used for selective ecologically clear mining coal seams the technical targets were worked out and programmed. The
worked rock is kept in the mine as blocked material.
Ж.С.ТУЛЕНБАЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФОСФАТНО – ГЛИНИСТЫХ СЛАНЦЕВ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ
СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ
165
(ТарГУ им.М.Х. Дулати, г.Тараз)
Рассматривается возможность и эффективность оптимального использования фосфатно-глинистых сланцев как
сырья для получения строительной керамики. В качестве объекта исследовании были изучены фосфатно - глинистые
сланцы Жанатаского месторождения Каратауских фосфоритов. Приведены результаты исследований физико-химических и
физико-технических свойств ФГС. Сделан вывод, что ФГС имеют минеральный состав соответствующим керамическим
массам. Предполагается, что при использовании ФГС в составах керамических масс есть вероятность улучшения их
технологических и физико-механических свойств, а также повышения качества и расширения цветовой гаммы.
Анализ структуры жилищного строительства в РК показывает, что в общем объеме вводимого
жилья доля крупнопанельных зданий снизилась с 52 до 10% , и напротив доля кирпичных стен
увеличилась с 25 до 52 %. В результате спрос на стеновые и облицовочные керамические материалы
значительно увеличивается [ 1].
Развитие промышленного гражданского строительства обуславливает необходимость
увеличения производства и применения экологически чистых конкурентоспособных и в то же время
недорогих стеновых, облицовочных изделий. Вместе с тем в регионе и в частности в Жамбылской
области РК имеются крупнотоннажные отходы в виде вскрышных пород добычи фосфоритов в том
числе фосфатно–глинистые сланцы.
Широкое использование вторичного минерального сырья, отходов промышленности
строительных материалов невозможно без тщательного химико- аналитического исследования этих
сложных объектов, так как возрастают требования к надежности строительных материалов, тесно
связанные с необходимостью обеспечения их полной безопасности для здоровья человека и
окружающей среде.
Весь комплекс повышенных экологических требовании к строительным материалам должен
быть обеспечен школой безопасности природного и техногенного сырья. Требуемая шкала
пригодности сырья диктует специфические условия экологической надежности вскрышных пород по
соблюдению:
-полного отсутствия радиоактивности изотопов (радия, тория, стронция, цезия и т.д.) или
обеспечения требуемого фонового уровня излучении;
- отсутствия органических канцерогенных веществ;
-обеспечения уровня предельно-допустимой концентрации (ПДК) канцерогенных элементов
(ванадия, бериллия, селена, хрома);
-обеспечения уровня ПДК отравляющих веществ и соединении (фтора, фосфора, хлора, азота,
ртути, свинца и серы).
Наибольшими содержаниями отличаются соединения марганца, титана, стронция, ванадия,
хрома и бария.
Процессы размягчения и плавления, пластические и теплофизические свойства керамической
шихты оказывают решающие влияние на образующуюся структуру, его прочностные характеристики
поэтому нами изучались теплоемкость, теплопотребление, теплофизические характеристики ФГС.
Определение средних значении теплоемкости проводили в интервале температур 20 – 1000оС в
соответствии с методикой экспериментов приведенной в работе [2]. Ориентировочный расчет
средней величины теплопотребления проводился по формуле
Q  950 x[C / 100], Дж / кг
где, х – содержание СО2 в ФГС % ;
С – степень декарбонизации % .
По результатам измерении ФГС. Среднее теплопотребление ФГС – 0,525 Дж/кг.
В качестве объекта исследовании были изучены фосфатно - кремнистые сланцы Жанатаского
месторождения Каратауских фосфоритов. Химический состав ФГС приведены в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав ФГС
Наим.
Запасы
млн.тн
SiO2
Химический состав, масс. доля %
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
166
K2O
P2O5
F-
CO2
ФГС
3–4
67±0,9
12,3±0,2
4,1±0,3
4,5±0,8
1,9±0,2
0,6±0,1
7,1±0,9
2,4±0,5
0,6±0,1
0,7±0,1
По данным РФА, ИКС в состав ФГС входит кварц кристаллические  – SiO2, в небольшом
количестве содержится карбонаты в виде магнезита MgCO3, сидерита FeCO3, доломита Ca Mg (CO3)2,
кроме того содержится мускавит K Al2 ( OH, F)2 Al Si3 CO10
( Рис. 1 а, б).
Таблица 2
Физико-химические и физико-технические свойства сырьевых материалов
Сырье
Плотност
ь кг/м3
ФГС
2430
Насыпна
я плотность
кг/м3
1410
Характеристика плавкость
tН Д, оС
1320
tП Л, оС
1360
tЖ С, оС
1380
Где, tН Д, оС – температура начала деформации;
t П Л, оС – температура плавления;
t Ж С. оС – температура жидкоплавкового состояния.
В ФГС встречаются редкоземельные и рассеянные элементы содержание которых приведены в
табл.3.
Таблица 3
элементы
Свинец
Медь
Марганец
хром
никель
ванадий
Стронции
Барии
Титан
бор
Иттрии
Цирконии
Среднее значения микроэлементов, г/тн
ФГС
42
22
1517
157
73
206
1441
376
2573
68
44
206
Согласно дилатометрическим кривым (рис. 2) снятым при нагреве со скоростью 60 – 70
град/мин в интервале 700 – 800 оС наблюдается замедление деформации ТКЛР ФГС и составляет 60
– 63·10-6 град-1.
а)
167
б)
Рис. 1. Дифрактограммы образцов а и б
Рис. 2. Дилатометрическая кривая
Значительное влияние на развитие силикатообразования при обжиге керамических
композиций оказывают процессы теплопередачи. Температуропроводность материалов определялось
на сферических образцах, отформированных из тонкоизмельченных порошков. Образцы нагревались
до 1100 – 1200оС с постоянной скоростью 60 и 180 град/мин. Коэффициент теплопроводность
рассчитывался согласно методике [3] по температурному перепаду по радиусу образца при
постоянной скорости нагрева. Для исходного материала он составляет (1,8 – 2,2)х 10-6 м2/с и растет с
повышением температуры (рис 3.) После нагрева исходного материала до 1000 – 1200 оС отмечается
его спекание, что вызывает повышение коэффициента температуры до (3,2 – 3,8) х 10-6 м2/с.
Экспериментальные результаты также показали, что спекание образцов из сланцев отстает от
спекания образцов из глин. После обжига при температурах 950– 1050оС водопоглощение образцов
из ФГС составляет 17 –17,5 %, прочность 18 – 21 Мпа.
168
Рис. 3. Изменение коэффициента температуропроводности
Таким образом ФГС имеют минеральный состав соответствующим керамическим
массам. Предполагается, что при использовании
ФГС в составах керамических масс есть вероятность улучшения их технологических и физикомеханических свойств, а также повышения качества и расширения цветовой гаммы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кулибаев А.К.Особенности развития отрасли строительных материалов. // Вестник НИА РК ,
2006,№4(22), С.114-119
2. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общей
редакцией В.А. Григорьева, М: 2000.- 560с.
3. Чернявский И.Я. Тумашов В.Ф. Заводская лаборатория, 1990, № 9.- С. 15–17
Құрылыс керамикасын алу үшін шикізат ретінде фосфатты-сазбалшық қатпарлы тасын үйлесімді қолданудың
тиімділігі мен мүмкіндігі қарастырылған. Зерттеу объектісі ретінде Қаратау фосфориттерінің Жанатас кенорнының
фосфатты-сазбалшық қатпарлы тасы қарастырылды. ФСҚ физико-техникалық және физико-химиялық сипаттамалары
зерттеулерінің нәтижелері көрсетілген. Сәйкесінше керамикалық қорларға минералды құрамы бар ФГҚ деген қорытынды
жасалды. Керамикалық қорлардың құрамында ФГҚ-ті қолдану кезінде олардың технологиялық және физико-механикалық
сипаттамаларын жетілдіру, сондай-ақ түстік гамманың кеңеюі мен сапасын арттыру мүмкіндігі бар.
Possibility and effectiveness of optimal usage of phosphatic-argillaceous slates as a raw material for acquisition of building
ceramics is contemplated. In the capacity of research object phosphatic-argillaceous slates of Zhanatas deposit of Karatau
phosphorites were investigated. The results of research of physicochemical and physicotechnical properties of PAS were given. It is
concluded that PAS has mineral composition conforming to ceramic mass. It is supposed that with usage of PAS in compositions of
ceramic mass there is a possibility of improvement of their technological and physical-mechanical properties, and also of upgrade
and widening of colour gamma.
У.М.КАБЫЛБЕКОВА
КОМПЛЕКСНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПРИЗНАК ТВЕРДЕНИЯ
БЕТОНА
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана)
В данной статье разработана электрическая модель твердения бетонной смеси и с помощью схемотехнического
анализа исследованы частотные характеристики элементов, нелинейные свойства которых проявляются на высоких
частотах. По результатам исследований установлена что, по мере уменьшения влажности бетона проводимость имеет
комплексный характер, и ее можно представить в виде вектора комплексного сопротивления Z с угловым
коэффициентом 𝜑 . По экспериментальным данным по данным схемотехнического анализа можно заключить, что
годограф вектора достаточно полно характеризует процесс твердения в целом и представляет практическую ценность
в прогнозировании физико-механических свойств бетона и позволяет произвести экспрессный контроль.
169
1.Применение высокочастотного метода
исследования
структурообразования бетона
позволило создать электрическую модель
указанного процесса позволяющая произвести
экспрессный контроль.
По данным исследований [1], установлено что, процесс перехода воды из свободного
состояния в связанное по мере твердения бетонной смеси изменяются электрические параметры
характеризуемые уменьшением влажности.
Бетонная смесь, содержащая значительное количество свободной влаги в начальный период
твердения, имеет активную проводимость с небольшим значением индуктивности. Это объясняется
тем, что каналы, заполнены водой с минимальными примесями, являются проводником, в результате
чего образуется сеть проводников в полуизолирующей среде. Такая структура обладает в основном
активной проводимостью, за счет каналов, образующих сквозную структуру с некоторой
индуктивностью за счет наводимых в объеме образца магнитных полей. По мере химического
связывания воды каналы (поры) разделяются диэлектрическими пробками кристаллогидратов и
воздуха, ток проводимости убывает, убывает и индуктивные составляющие. Уменьшение содержания
свободной влаги обусловливает появление и рост емкостной составляющей соответствующими
токами смещения. После связывания большей части влаги структура бетона представляет собой
диэлектрик с распределенными внутри проводниками-зернами, с остатками влаги в проводящих
порах и с преобладанием реактивно - емкостной проводимости.
Основным электрическим свойством диэлектриков является их способность к поляризации.
О способности диэлектрика поляризоваться судят по увеличению емкости конденсатора при
помещении между его обкладками этого диэлектрика[2,1].
2. Поляризация диэлектриков
Если между обкладками конденсатора помещен неполярный диэлектрик, то пропорционально
изменению напряженности электрического поля изменяются электрические моменты диполей и,
соответственно, электрические заряды, наводимые на обкладках конденсатора, вследствие чего в
диэлектрике возникает ток смещение (емкостный ток), пропорциональный скорости изменения
напряженности поля: 
Iсм0
d
.
dt ,
(1)
и предполагая что напряженность внешнего электрического поля меняется со временем по
гармоническому закону, то
Iсм UC.
(2)
При этом Iсм опережает приложенное напряжение на угол π / 2 [ 3 ].
Если между обкладками конденсатора помещен полярный диэлектрик, то поворот неупругих
диполей запаздывает относительно изменения напряжения на величину временной
релаксации
0 108c, в результате чего возникающий ток опережает напряжение на угол φ< 90º. Этот ток
называется током абсорбции.
Таким образом, ток смещения (Iсм) обусловлен электронной поляризацией, а ток абсорбции
I
(Iаб) – дипольной. Кроме того, в диэлектрике существует сквозной ток СК , характеризующий
движение
ионов и при увеличении температуры
совпадающий по фазе с приложенным
напряжением. Следовательно, полный ток равен I  Iаб  Iсм  Icк. . Активная оставляющая тока
равна Ia  Iск  Iа.аб , реактивная - J P = см
представить в виде векторной диаграммы (Рис.1).
J
 Jр.аб
I a.аб
Iск
I р.аб
Iаб
Δ
170
. Фазное соотношение
токов
можно
Iсм
U
Рис.1. Векторная диаграмма
Угол δ, дополняющий до 90º угол фазового сдвига между током и напряжением, называют углом
диэлектрических потерь. (tgδ). Тангенс угла диэлектрических потерь, как это следует из векторной
диаграммы можно рассчитать по формуле
tg 
Ia
.
Ip
(3)
J P = J см  Jр.аб
(4)
Из-за наличия тока Ia в диэлектрике выделяется мощность

P
UI
UI
tg
.
a
a
p


2
P
U
Ctg
a
Поскольку Јр=UωC, то
.
(5)
Таким образом, диэлектрическими потерями называют мощность, расходуемую электрическим
полем на поляризацию диэлектрика. Эта мощность выделяется в виде тепла. Поглощение
мощности диэлектриком 𝑃𝑎 обусловлено медленными поляризациями и электропроводностью
диэлектрика в зависимости от частоты приложенного напряжения. Из фазных соотношений токов
и напряжений на ( Рис.1)
следует что, в первом приближении бетонную смесь можно представить в виде
электрической цепи из последовательно соединенных сопротивлении R, индуктивности L и
емкости С.
Исследование модели типа электрической цепи позволяет учитывать такие активные свойства,
как проводимость диэлектрика (утечки, потеря в диэлектрике) [3].
Кроме того, на высоких частотах начинают проявлять себя емкостные составляющие
характеризующие степень уменьшения свободной воды, то есть преобладание емкостной
составляющей (Хс) над индуктивной (XL). Основанием для представления подобной электрической
цепи является степень совпадения результатов теоретических
и
экспериментальных
исследований[4,1]. Таким образом, по мере уменьшения влажности бетона проводимость имеет
комплексный характер, ее можно изобразить в виде вектора комплексного сопротивления Z c
угловым коэффициентом 𝜑 . Характер изменения комплексного сопротивления Z при
фиксированных частотах определяется в основном влагосодержанием твердеющего бетона[5,6].
3. Исследования нелинейной электрической цепи с сосредоточенными параметрами
Рассмотрим процессы, происходящие в электрической цепи с последовательным соединением
активного R и реактивных сопротивлений
L и C синусоидальным переменным входным
U Sint
напряжением U = m
( Рис2 ).
Рис.2. Электрическая цепь R, L,C, питаемая синусоидальным напряжением
U = U m Sint
При этом:


U
U
U
U
Sin

t
r
l
c
m
где Ur = Ri - падение напряжения на сопротивлении;
171
di

Ul L 
dt- ЭДС самоиндукции катушки;

1


Uc  idt

C  - напряжение на конденсаторе С.

i - ток в цепи.
Таким образом,
di 1
Ri +L dt + c  idt = U m Sint
(6)
Решение уравнения надо искать в виде:
iJmSin
(
t

)











где i - мгновенное значение тока.
После подстановки I(t), ( 12 ) в уравнение ( 11 ) получим:
1
RJ
Sin
(
t

)

LJ
Sin
(
t


)

J
Sin
(
t


)

U
Sin
t
m
m
m
m
2
c
2
(7)
Известно [1], что синусоидальную функцию можно рассматривать как проекцию движущейся
по кругу точка на ось ординат с последующей временной разверткой этой проекции на ось абсцисс, и
ее, можно задать в виде комплексного числа.
Рис.3. Изображение на комплексной плоскости вектора I в виде
комплексного числа
I  Ix  JI X
На рис.3. показана комплексная плоскость. Координаты точки m могут быть заданы значением
параметров комплексного числа I . Как известно, из курса алгебры, комплексное число можно
представить в различных формах;
- показательной,
I  I  e J  Ie j

где I   I - модуль комплексного числа;
θ - его фазовый угол;
j  1
- мнимая единица
тригонометрической;
I  I Cos  jSin 
алгебраической,
Где
I  I X  jIY
I x иI Y
- проекции вектора I на оси действительных и мнимых величин, при этом
I X  ICos ;
В соответствии с рис. 3.
I Y ISin
I  I 2 X  IY
(8)
синусоида есть проекция вектора OM  I на ось ординат, (ось
мнимых величин), равна мнимой части комплексного числа I т.е. I Y  ISin
172
так как можно положить, что угол θ содержит как постоянный сдвиг фазы φ, так и
возрастающую во времени переменную ωt, то приходим к следующему заключению: мнимая
составляющая комплексного числа с линейно изменяющимся во времени аргументом отображает
синусоидальную функцию времени, а действительная составляющая комплексного числа может
отображать косинусоидальную функцию времени. Поскольку мы установили возможность
отображения синусоидальных и косинусоидальных
функций мнимыми и действительными
составляющими комплексных чисел, то после несложных преобразований можно представить
уравнение (6) в комплексном виде:
(9)
Искомое значение тока имеет вид:
U
m
Jm
1
R
j
L
j
C
(10)
Знаменатель выражения (10) является комплексным сопротивлением Z электрической цепи,
схема которой представлена на рис.7:
1
Z=R+jωL+ j C
(11)
1
1
Теперь необходимо найти фазовый угол φ комплексного сопротивления Z , так как jωL и j
C откладывается по оси мнимых величин, а R – по оси действительных величин, то угол  arg Z  ,
можно определить через дугу синуса или дугу тангенса
Фазовый угол φ комплексного сопротивления Z равен
1

L
c
arctg 
R
(12)
Таким образом, электрическую цепь, в которой действуют синусоидальные ЭДС, можно
рассчитывать с помощью решения алгебраических уравнений с комплексными переменными (9), где
сопротивления представляются виде комплексного числа I(Рис.3).
4. Исследование частотных характеристик нелинейных цепей
4.1. Схемотехническое моделирование нелинейных цепей.
Исследования производились в диапазоне частот от 2 до 10 MAG c использованием пакет
программ схемотехнического анализа Mikro-Cap8[7].
Схема изучаемой линейной цепи и результаты исследований приведены на рис.5
На рис.6. приведено окно задания параметров для мнимой и действительной части выходного
напряжения V(C1), его годограф представлен на Рис.7, откуда видно что, согласно выше
указанным теоретическим положениям проявления нелинейности реактивных элементов цепи
наблюдается в диапазоне частот от 2 до 12 Мгц. Кроме того по виду годографа следует отметить
что, модуль выходного напряжения V(C1), имеет изгиб в области от 3 до 7Мгц, что соответствует
изменению емкостной составляющей характеризующей
уменьшение содержания свободной
влаги. Следует заметить, что подобное структурообразование сопровождается появлением фаз с
разными диэлектрическими свойствами на основе полярных и неполярных диэлектриков в
зависимости от количественных соотношений метастабильных гидратов на определенной стадии
твердения. Так как по мере уменьшения влажности бетона проводимость имеет комплексный
характер, и ее можно изобразить в виде комплексного сопротивления[5].
На рис.(8 и 9), приведены результаты исследований частотной характеристики комплексного
сопротивления цепи. На рис.8 (а и б), приведены изменения (модуля) мнимой и действительной
части комплексного сопротивления указанной цепи, где различные формы годографа (модуля Z),
тех же диапазонах частот, соответствуют различной степени уменьшения влажности связанные с
качественными и количественными состояниями новообразований.
173
Рис.4. Окно задания параметров для анализа частотных характеристик
Рис.5. Результаты исследований частотных характеристик цепи
Рис.6. Окно задания параметров для мнимой и действительной части
выходного напряжения V(C1)
174
Рис.7. Годограф V(C1) ( для Рис.6)
а
б
Рис.8(а, б). Частотные характеристики комплексного выходного сопротивлении Zвых=V(In)/I(C1)
для различных составов
4.2. Исследования амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики комплексного
сопротивления
Для исследования амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики указанной
цепи Рис.2, используем преобразования Лапласа и операторная форма уравнения (11) имеет вид
175
SRC S^2 LC 1
(13)
SC
где в качестве параметра задается формула передаточной функции комплексной переменной
S [8]. При расчете частотных характеристик ( режим АС) переменная S заменяется на 2PI ∗ J ∗ F.
Частота задается в герцах, модуль передаточной функции в децибелах или абсолютных единицах,
фаза в градусах или радианах. При указании ключевого слова R_I вместо модуля и фазы
передаточной функции задаются значения ее действительной и мнимой части,
z = a + jb = RE(z) + JIM(z)
(14)
Для расчета передаточной функции между опорными точками применяются линейная
интерполяция в логарифмическом масштабе. Значения передаточной функции вне заданного
диапазона частот полагаются равными их значениям в крайних точках.
Z
Рис.9. Схема исследования частотной характеристики комплексного
сопротивления Z, задаваемые преобразованием Лапласа (Laplace Sources)
На
рис.9. показана схема
исследования частотной
характеристики комплексного
сопротивления Z, с помощью линейного управляемого источника, задаваемые преобразованиями
Лапласа. В данном случае
уравнение (11)
может задаваться передатоной функцией (13) с
помощью управлямого источника E (LFIofV) [7 ].
176
Рис.10. Окно задания на расчет модуля и действительной и мнимой
части комплексного сопротивления Z.
На рис. 11. приведены результаты исследований частотной характеристики Z: графики
изменения модуля, мнимой и действительной части с соответствующими сдвигами фаз на данной
частоте. Откуда видно
что, аномальное изменение амплитуды и фазы колебаний происходят
Рис.11. Результаты амплитудно-фазочастотной характеристики Z
в диапазоне частот от 2 до 10Мгц, что и для схемы на рис.5 и рис.8(а и б).
Следует отметить что, исследование передаточной функции служат для анализа
свойств звеньев, а также системы в целом. Кроме того, при анализе нелинейных цепей на
устойчивость и добротности можно использовать логарифмические частотные
характеристики, которые в значительной степени сокращают объем вычислительных
работ. При построении этих характеристик используются логарифмические координаты
(Рис.1).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бессонов Л.А.Теоретические основы электротехники. М: Высшая школа, 1980.-125с.
177
2. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap7., Москва: Горячая
линия- Телеком, 2003.- 286с.
3. Петров К.С. Радиоматериалы и электроника. Питер: 300 лучших учебников для высшей
школы, 2004.- 10с.
4. Кабылбекова У.М. Прогнозирование прочности легких бетонных
конструкций по
электрическим характеристикам на стадии твердения. // Труды МАДИ, М.:Студент, 1990.
5. Горчаков Т.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. – Москва:
6. Стройиздат,1986.- 39с.
7. Баженов Ю.М. «Технология бетона». М: Высшая школа, 1987.-128с
8. Верещагин И.К. Физика твердого тела. М: «Высшая школа» 2001.-50с.
9. Воронов А.А., Титов В.К., Новогранов Б.Н. Основы теории автоматического регулирования и
управления. Учеб. Пособие для вузов. М: Высшая школа, 1977. -519 с.
Бетон қоспаларының қатаю процестерінің көрсеткіштерін сиымдылық әдіспен бақылау
Бұл мақалада бетон қоспаларының қатаю процесстерін электрлік үрдісімен зерттеу мәселелері қарастырылған.
Зерттеу конденсаторға орналастырылған диэлектрик материалдардың жиілікке байланысты өзгеруін сиымдылық арқалы
көрсетілген. Талдау компьютерлік модельдеу урдісімен жасалынған. Бұл әдіс бетонның алғашқы қатаю кезеңіндегі
электро-физикалық көрсеткіштерін экспресс әдісімен анықтау үшін өте қолайлы.
Сapacitor a quality monitoring of structurization of a concrete mix
In given article is designed electric model of the repeating over and over again concrete mixture and by means of
схемотехнического of the analysis explored frequency features element, which nonlinear characteristic reveal itself on radio
frequency. One result of the studies is installed that, on measure of the reduction to moisture of the concrete conductivity have a
complex nature, and her(its) possible present in the manner of vector of the complex resistance Z with angular factor. On
experimental given as of схемотехнического of the analysis possible to conclude that годограф vector it is enough packed
characterizes the process of the repeating over and over again as a whole and presents practical value in forecasting physicomechanical characteristic of the concrete and allows to produce экспрессный checking.
ТУСУПОВА С. А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СПЕКТРОВ ЧАСТОТ, КОЛЕБАНИЙ ОТСЕКОВ ОТ
ПРОИЗВОЛЬНЫХ НАГРУЗОК
178
В работе решается задача расчета тонкой цилиндрической сетчатой оболочки под действием произвольных нагрузок.
Проблема сводится к необходимости построения ее функции динамической податливости. Решение получено для случая,
когда известны шесть ее основных элементов, представляющих собой функции динамической податливости от раздельного
действия на оболочку единичных усилий: нормального, осевого и окружного, а также крутящих и изгибающих моментов.
Проблема расчета тонкой цилиндрической сетчатой оболочки под действием произвольных
нагрузок сводится к необходимости построения ее функции динамической податливости. Нужно
отметить, что матрица функции динамической податливости сетчатой цилиндрической оболочки в
целом может быть определена в том случае, если известны шесть ее основных элементов,
представляющих собой функции динамической податливости от раздельного действия на оболочку
единичных усилий: нормального, осевого и окружного, а также крутящих и изгибающих моментов.
Выберем систему координат, связанную со срединной поверхностью оболочки таким образом,
чтобы ось  совпадала с ее образующей, ось  была перпендикулярно срединной поверхности
оболочки, а ось  совпадала с направлением касательной к линии направляющего круга.
Теперь, определим функции динамической податливости оболочки (в дальнейшем – «функция»)
от каждой единичной гармонической силы в отдельности.
Для функции, представляющей собой перемещение точки срединной поверхности оболочки под
действием единичной силы, введем обозначение Gij ( , s,  2 ) . Первый индекс указывает на
направление смещения в декартовой системе координат, а второй – направление силы, линию
действия которой во всех случаях будем считать совпадающей с одной из осей  ,  ,  . Таким
образом, наша задача сводится к определению функций:
G ( , s,  2 )
G ( , s,  2 )
G  ( , s,  2 )
G ( , s,  2 )
G ( , s,  2 )
G ( , s,  2 )
(1)
Функцию оболочки Gij ( , s,  2 ) можно представить в виде суммы амплитудных перемещений
стержней.
Определение частот колебаний сетчатых оболочек с учетом осевых составляющих усилий.
Пусть оболочка нагружена единичной гармонической силой по направлению оси  .
Компоненты функций динамической податливости цилиндрической сетчатой оболочки,
относительно системы криволинейных координат  ,  ,  , определяются следующими выражениями:
Для i -го стержня:
1
1
1
Gi 1  v11 cos 2  1  v 22 sin 2 1 cos  1  v11 sin 2 1  v 22 sin 2 1 cos  1
2
2
2
1
1
G i 1  v 22 cos 2  1 cos  1  v11 sin 2  1  v11 sin 2 1  v 22 sin 2 1 cos  1
2
2
i
2
G 1  v66 cos  1
Для j -го стержня:
1
1
1
Gj1  v11 cos  1  v 22 sin 2 1 cos  1  v11 sin 2 1  v 22 sin 2 1 cos  1
2
2
2
1
1
G j1  v 22 cos 2  1 cos  1  v11 sin 2  1  v11 sin  1  v 22 sin 2 1 cos  1
2
2
j
2
G 1  v66 cos  1
(2)
(2.а)
Из условий совместности деформации
Gi 1  Gj1 , Gi 1  Gj1 , Gi 1  Gj1 (3)
Основными элементами матрицами функции динамической податливости стержней будут
амплитудные значения полученных перемещений для цилиндрических сетчатых оболочек имеем [1]:
179
v11 ( n , s,  2 ) cos 2  1 
k
 v11 ( n , s ,  2 )[ R1
 1
k
 v 22 ( n , s ,  2 )[ R1

 1
cos 2 1  R2 sin 2 1 ] cos 2  1 
1
sin 2 1  R2 cos 2 1 ] sin 2 1 cos  1 
2
 k
1
v 22 ( n , s ,  2 ) R6 cos  1 cos 2  1 cos  1 

s  1
2
k
 v11 ( n , s ,  2 )[ R1

 1
1
cos 2 1  R2 sin 2 1 ] sin 2 1 
2
 k
1
v 22 ( n , s ,  2 ) R6 cos  1 cos 2  1 

  1
2

k
 v 22 ( n , s ,  2 )[ R2
 1
1
cos 2 1  R1 sin 2 1 ] sin 2 1 cos  1 
2

k
 k
1
v 22 ( n , s ,  2 ) R6 cos  1 cos 2  1   v11 ( n , s ,  2 ) R1 cos 2  1 

  1
2
 1

 v11 ( n , s ,  2 ) R2
k
 1

k
 v 22 ( n , s ,  2 ) R1
 1
1
 k
1
sin 2 1 
v11 ( n , s ,  2 ) R6 sin  1 cos  1 

2
  1
2
k
1
1
sin 2 1 cos  1   v 22 ( n , s ,  2 ) R2 sin 2 1 cos  1 
2
2
 1
(4)

1
v 22 ( n , s ,  2 ) R6 sin  1 cos  1 ;

  1
2
k
2 k
2 k
2
2
v
(

,
s
,

)
R
cos

cos


v 22 ( n , s ,  2 ) R6 sin  1 cos 2  


22
n

6
1
s m 1
s  1
2 k
2 k
2
2
v
(

,
s
,

)
R
cos

cos


v 22 ( n , s ,  2 ) R6 sin  1 cos 2 


22
n

6
1
s  1
s  1
Подстановка элементов матрицы Г ij и перемещений [1] в (4) приводит к системе уравнений

относительно R1 , R2 , R6 .
180
  a m1 ( ) sin

n
l
n n

k
  a m1 ( ) sin
n n

k
  a m 2 ( ) sin

l
 1n 1
n

l
l
  a m 2 ( ) sin
n n

k
l
 1n 1
n

l

 a m 2 ( ) sin
n
l
n m
  a m 2 ( ) sin


  a m 2 ( ) sin
l

m
l
ps
l
l
  a m 2 ( ) sin
ms
l
m n
cos
l
 1m 1
l
sin

k
  a m 2 ( ) sin
ps m
l
n n
l
 1n 1
R2
R2 cos  1 sin  1
cos
ns m
l
R1 *
1
cos  1 sin 2 1
2
1
cos  1 sin  1 ;
2
m n
l
 1m 1
m n
l
 1m 1
sin
l
  a m 2 ( ) sin

k
ps

k
p n
 1 p 1
sin
l
R6
  a m 2 ( ) sin

k
p n
 1 p 1
m n
 1m 1
l
cos

k
  a m1 ( ) sin
R6 cos  1 sin  1 

k
v 22 ( n , s ,  2 ) cos 2  1 cos  1 
k
R1 cos 2  1 
ps m
cos
l
m
l
l
1
cos  1 cos 2  1 
2
cos  1 R6
  a m 2 ( ) sin
 1 p 1
* cos 2  1 cos  1 
1
[ R2 cos 2 1  R1 sin 2 1 ] sin 2 1 cos  1 
2
l
ns
p n

k
cos
l
 1 p 1
* cos  1 sin  1 cos  1 

ns m
p 

k
sin
l
[ R1 cos 2 1  R2 sin 2 1 ] cos  1 sin  1 
sin
l
 1n 1
l
[ R1 cos 2 1  R2 m sin 2 1 ] cos 2  1 
1
cos 2  1cos  1 
2
R6
l
l
n 

k
  a m1 ( ) sin

l
 1n 1
n

n n

k
  a m 2 ( ) sin
ns
ns
sin
ns
sin
1
[ R1 sin 2 1  R2 cos 2 1 ] cos  1 sin 2 1 
2
l
cos
l
 1n 1
ns m
sin
l
 1n 1
n m
 1n 1
n m

k

k
  a m1 ( ) sin
v11 ( n , s ,  2 ) cos 2  1 
cos
ms
l
sin
ms
l
[ R2 cos 2 1  R1 sin 2 1 ] *
R6 cos  1 cos 2  1 
[ R1 cos 2 1  R2 sin 2 1 ] sin 2  1 
ms
l
R6 sin  1 cos 2  1 
k

  a m 2 ( ) sin
m n
 1m 1
l
sin
ms
l
*
m n
ms
1
m k 
* [ R1 sin 2 1  R2 cos 2 1 ] sin 2 1 
a m 2 ( ) sin
cos
R6 sin  1 cos  1 


2
l  1m 1
l
l
k 
p
ps
  a m1 ( ) sin l n sin l  [ R1 cos 2 1  R2 sin 2 1 ] cos  1 cos  1 sin  1 
 1 p 1

k
  a m 2 ( ) sin
p n
 1 p 1
l
* cos  1 cos 2  1 
* R2
k
k
sin
ps
l
R2 cos 2  1 cos  1 

  a m2 ( ) sin
 1 p 1
p n
l
sin
ps
l
p
l
k

  a m 2 ( ) sin
p n
 1 p 1
R1 sin 2  1 
k

  a m1 ( ) sin
 1 p 1
p n
ps
p k 
1
sin 2 1 
a m 2 ( ) sin
cos
R6 sin  1 cos 2  1 


2
l  1 p 1
l
l

  a m1 ( ) sin
 1 p 1
p n
l
sin
ps
l
R1 cos  1 sin  1 cos  1 ;
181
l
cos
ps
l
p n
l
R6 *
sin
ps
l
*
(5)


 2m2
l
2
 m
2
l
k

a


1 m 1
2
2
k
1 m 1
 p 
 
 l 
 p 
 
 l 
2 k
( ) cos
m2
( ) cos
m2
( ) cos
m2
( ) cos

a


2 k
m2

a


1 p 1

a


1 p 1
m n
l
m n
l
p n
l
p n
l
cos
ms
cos
ms
l
l
cos
ps
cos
p
l
l
R6 cos  1 cos 2  1 
R6 sin  1 cos 2  1 
R6 cos  1 cos 2  1 
R6 sin  1 cos 2  1  0
Подставим координаты точек стержней i и j :  n 
правую части этой системы на sin
l
l
n ; s 
 и умножим левую и
k 1
k 1
rn
. Затем, просуммируем по n от 1 до k . После этого умножим
k 1
rn
, принимая во внимание, что
k 1
k
rn
p   k  1 r  p
cos 2
cos


k 1
k  1  0 r  p
n 1
третье уравнение на cos
(6)
И после несложных преобразований получим систему трех алгебраических уравнений
относительно неизвестных реакций R1 , R2 , R6 .
rn
k
 sin k  1v 22 ( n , s ,  2 ) cos 2  1 cos  1  [(sin 2 1 cos 2  1 cos  1  cos 2 1 sin 2  1 
n 1
k
k 1
1
k 1
r
a m 2 ( )  (sin 2 2 1  cos 2 1 )
a m1 ( )]  sin
R1 
2
2
2
k 1
 1
k 1
1
 [(cos 2 1 cos 2  1 cos  1  sin 2 1 sin 2  1  cos 2  1 cos  1 )
a m 2 ( )  ( sin 2 1 cos 2 1 
2
2
(7)
k
1
1
k 1
r
n
2
2
 sin 2 1 cos  1  sin 2 1 )
a m1 ( )]  sin
R2  [(cos  1 cos  1 
2
2
2
k 1
l
 1
k 1
 sin  1 cos 2  1  cos  1 cos 2  1 )
a m 2 ( ) 
2
k
1
1
k 1
r
( sin  1 cos 2  1  sin  1 cos 2  1 )
a m 2 ( )]  cos
R6 ;
2
2
2
k 1
 1
 sin 2  1 )
k
rn
1
 sin k  1v11 ( n , s ,  2 ) cos 2  1  [(cos 2 1 cos 2  1  sin 2 2 1 2 cos  1  cos 2  1 )
n 1
 (cos 2 1 cos  1 sin  1  sin 2 2 1
 [(sin 2 1 cos 2  1 
 cos 2 1
k 1
a m1 ( ) 
2
k
1
k 1
rn
cos  1  cos  1 sin  1 cos  1 )
a m 2 ( )]  sin
R1 
2
2
k 1
 1
1
k 1
cos 2 1 sin 2 1 cos  1  cos  1 sin  1 )
a m1 ( )  (sin 2 1 cos  1 sin  1 
2
1
k
1
k 1
rn
n 1
sin 2 1 cos  1  sin 2 1 cos  1 )
a m 2 ( )]  sin
R2  [( cos  1 sin 2 1 
2
2
k 1
l 2
 1
182
1
k 1
1
1
1
k 1
sin 2 1 )
a m 2 ( )  ( sin 2 1  sin  1 cos 2  1  sin 2 1 cos  1 )
a m 2 ( )] *
2
2
2
2
2
2
k
r
*  cos
R6 ;
k 1
 1


 2m2
l
k
( cos  1 cos 2  1  sin  1 cos 2  1 )( k  1)a m 2 ( ) cos
2
 1
r
R6 
k 1
k
r
 p 
   (k  1) cos 2  1 (sin  1  cos  1 )a m 3 ( ) cos
R6  0
k 1
 l 
 1
2
Проблема отыскания частот собственных колебаний цилиндрических сетчатых оболочек из
системы (7), в принципе, не вызывает затруднений. Для ее решения приравниваем определитель к
нулю.
Из условия нетривиальности решения, имеем:
A11
A21
A12
A22
0
0
A13
A23  0
(8)
A33
где через Aij обозначены следующие выражения:
A11  [((1  cos 2 1 ) cos 2  1 
sin 2 2 1 cos  1
cos 2 1 1
)a m1 ( )  sin 2 1 (
 sin 2 1 cos  1 
2
2
2
cos  1
k 1
)a m 2 ( )]
;
2
2
sin 2 1 cos  1 cos  1
sin 2 2 1
2
A12  [sin 2 1 (cos  1 

)a m 2 ( )  (
 sin 2 1 (cos 2 1 cos  1 
2
2
2
k 1
 cos  1 )) a m 2 ( )]
;
2
m
m
p
p
k 1
A13  [(
sin 2 1 cos  1 
sin 2 1 )a m 2 ( )  (
sin 2 1 
cos 2 1 cos  1 )a m 2 ( )]
;
l
l
l
l
2

A21  [(sin 2 1 cos 2  1 cos  1  sin 2  1 (1  cos 2 1 )) a m 2 ( )  sin 2 1 ((
 cos 2 1 )a m1 ( )]
k 1
;
2
sin 2 1 cos  1

)
2
2
(9)
1
A22  [(cos 2  1 cos  1 (cos 2 1  1)  sin 2 1 sin 2  1 )a m 2 ( )  sin 2 1 (cos 2 1  sin 2 1 cos  1 
2
k 1
 1)a m1 ( )]
;
2
k  1 m
A23 
[( 2 cos  1 cos 2  1  sin  1 cos 2  1 )a m 2 ( )]  [(sin  1 cos 2  1  cos  1 cos 2  1 ) *
2 l
;
k  1 p
a m 2 ( )]
2 l
2
 m2
 2 p2
2
A33   2 (k  1) cos  1 (sin  1  cos  1 )a m3 ( )  2 (k  1) cos 2  1 (sin  1  cos  1 )a m3 ( )
l
l
;
здесь
183
am2 
a m1 

a
s  

m 2 , 2 ( k 1) s
 am1 
s  


1
n[h  2(k  1) s] 4
s  
EI 2
 F 2
4
l

;

1
.
 [h  2(k  1) s] 2
s  
2
EF
 
l2

2
(10)
Бесконечный числовой ряд в этих выражениях может быть просуммирован при помощи теории
вычетов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тусупова С.А. Математическое моделирование колебаний оболочек тетрагональной
структуры. // Хабаршы-Вестник ЕНУ № 6, 2009г
2. Вейнгартен, Свободные колебания тонких цилиндрических оболочек //Ракетная техника и
космонавтика, 1964. 2.- №4.- С. 167-173.
3. Вейнгартен, Свободные колебания тонкостенной цилиндрической оболочки, находящейся
под действием изгибающего момента // Ракетная техника и космонавтика 1965.- 3- № 1.- С.
171 – 176.
Бөліктің кез келген жүктемелерден тербелу жиілігінің спектрлерінің ерекшеліктерін зерттеу
Мақалада, цилиндрлік тор көзді жұқа қабыршыққа кез келген жүктемелердің әсері есептелген. Мәселе, қабыршықтың
динамикалық икемділігі функциясын құрудың қажеттігіне әкеп саяды. Бұл есептің шешімі бірлік күштердің алты негізгі
элементтері, атап айтқанда: тік (нормаль), остік және айналма бағыттағы, сонымен қатар бұрау және ию моменттері жекежеке әсер еткендегі динамикалық икемділігі функциясы белгілі болған жағдай үшін алынған.
Research of the features of the spectra of vibration frequencies of the compartments (?) with arbitrary loads
Tusupova S.
The problem of calculating of the thin cylindrical reticulated shell under the action of random loads has been solved. The
problem is to build the function of a dynamic compliance. The solution is obtained for the case when the six of its basic elements,
which are functions of the dynamic susceptibility of the separation of the shell of unit forces: the normal, axial and circumferential
and twisting and bending moments.
184
Н.С.МАШАНОВА
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ УБОЯ ЛОШАДЕЙ
(Алматинский технологический университет, г.Алматы)
Разработаны технология и рецептуры новых полуфабрикатов из печени и др. субпродуктов. Изучены сенсорные
показатели изделий из печени, обработанной различными способами.
Кроме основного сырья мяса при убое лошадей получают вторичное сырье – жир-сырец,
кишечное сырье, субпродукты, кровь и т.д. В условиях малых и средних предприятий отсутствует
комплексная переработка продуктов убоя лошадей.
Для рационального использования конского жира, крови и субпродуктов были изучены их
физико-химические и технологические свойства. Установлено, что конский жир обладают большей
легкоплавкостью, меньшим удельным весом и более высоким показателем йодного числа, чем
говяжий жир. По органолептическим и физико-химическим свойствам конские жиры соответствуют
жирам высокого качества, благоприятствуют его усвоению организмом. Конский жир отличается так
же высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот и витамина А, пониженным
содержанием холестерина [1].
Определение органолептических показателей и химического состава конских субпродуктов
позволило установить влияние упитанности лошадей на химический состав и калорийность
субпродуктов. С изменением упитанности животных заметно меняется химический состав и
калорийность большинства субпродуктов. На основании проведенных исследований установлено,
что субпродукты лошадей могут быть использованы для приготовления продуктов специального
назначения и для пищевых целей, наряду с субпродуктами других убойных животных.
По содержанию белка (15-19%) многие субпродукты 1 категории (язык, печень, сердце, почки,
мясная обрезь ) практически не отличаются от мяса. Значительные ресурсы животного белка
содержатся в субпродуктах 2-категории: селезенке, легких, рубце, сычуге, мясе пищевода- 15-19 %,
ушах, губах – 21-25%. Все субпродукты 2- категории отличаются повышенным содержанием
соединительной ткани (кроме селезенки). Соединительная ткань обладает различными свойствами по
сравнению с мышечной тканью. На машинах тонкого измельчения она может измельчаться без
образования волокон. Из измельченной соединительной ткани при варке можно получить раствор
желатина, который при охлаждении затвердевает. С учетом этого свойства фарш из соединительной
ткани положительно воздействует при стабилизации массы отдельных мясных изделий.
Анализ выхода и пищевой ценности конских субпродуктов показал, что большие объемы
производства печени и селезенки, их специфические особенности обусловливают их перспективность
для изготовления мясных полуфабрикатов.
Печень отличается высоким содержанием экстрактивных веществ, среди них азотистые
(креатин, холин, пуриновые основания)- безазотистые (гликоген, молочная кислота, инозит).
Содержание липидов в печени зависит от вида животного. Минеральный состав печени колеблется в
зависимости от вида животного. Преобладающими макроэлементами печени являются фосфор,
магний и кальций, обнаружены также микроэлементы : медь, кобальт, цинк, никель, хром, марганец и
др. Следует подчеркнуть, что печень конская превосходит печень говяжью и свиную по содержанию
железа в 3 раза, фосфора, магния, кальция и йода – в 2 раза.
Содержание витамина А в печени 10-16 мг %,что в 300-700 раз выше, чем в мышцах (0,02 мг %).
Ввиду большего содержания витамина В12 и фолиевой кислоты в печени она рекомендуется при
малокровии.
Анализ работ по пищевой и биологической ценности печени позволяют рекомендовать ее в
качестве основного ингредиента при разработке новых видов полуфабрикатов, что открывает
широкие перспективы варьирования ее сочетания с другими, менее ценными в биологическом
отношении продуктами.
Белок селезенки и печени ферритин имеет специфическую способность накапливания железа,
которого он содержит до 20-24%. Селезенка является источником железа в легкоусвояемой форме. В
продуктах животного происхождения поглощение железа организмом человека происходит в
большей степени, чем в растительных продуктах.
В решении проблемы рационального использования сырья и увеличения белковых ресурсов
важная роль принадлежит организации максимального сбора пищевой крови в процессе переработки
всех видов животных и использованию ее для выработки мясных продуктов.
185
Выход крови зависит от породы, упитанности, массы животных, методов оглушения, способов
обескровливания и составляет в среднем : от КРС – 6,8 %; свиней – 4,4 %; МРС – 7,2 % к массе мяса
без субпродуктов. Выход пищевой крови от КРС составляет в среднем 3,3 %, от свиней – 2,2 % к
массе мяса на костях. Значительное количество пищевой крови – 9,8 % к массе животных - можно
получить при убое лошадей при условии создания соответствующих санитарно-гигиенических
условий производства.
Состав крови лошадей: плазма – 60 %, форменные элементы – 40 %.
Пищевая ценность крови лошадей обусловлено количеством и качеством белков, входящих в ее
состав, и содержанием физиологически активных веществ. В состав крови входят ферменты
(каталаза, амилаза, липаза, фосфотаза, протеолитические и др.), гормоны, иммунные вещества,
образующие при поступлении в кровь чужеродных тел, витамины групп В, С, А, Д, Е, пигменты, от
которых зависит желтый цвет сыворотки.
Основную массу белков крови составляют альбумин, глобулин, фибриноген и гемоглобин.
Количественное содержание белка и белковой фракции в крови лошади изменяется в зависимости от
возраста. Общее количество белка постепенно нарастает до 2-летнего возраста, а затем начинает
снижаться и к 5-годам достигает средних величин – белок – 6,38 %, альбумин – 52,34 %, глобулин –
45,64 %, фибриноген – 2,58 %, белковый коэффициент – 1,19.
Белки плазмы крови отличаются от гемоглобина более высоким содержанием таких
незаменимых аминокислот, как триптофан, метионин, изолейцин. По содержанию и составу
аминокислот фибриноген относится к числу белков, обладающих высокой биологической ценностью.
Поэтому в колбасный фарш более целесообразно добавлять плазму, а не сыворотку крови.
Белок плазмы имеет хорошие эмульгирующие свойства и образует стабильные эмульсии.
Добавление соли оказывает отрицательное влияние на стабильность эмульсии плазмы при рН=7. При
этом значении рН глобин абсолютно не обладает эмульгирующей способностью, тогда как при рН=5
его эмульгирующие свойства улучшаются, добавление соли еще более повышает стабильность
эмульсии. Несмотря на то, что белки плазмы и глобина различны по функциональным свойствам, их
можно применять при производстве мясопродуктов. Белки плазмы крови имеют высокие
функциональные свойства при стабилизации системы белок-жир-вода, применяемой при
изготовлении эмульгированных, грубоизмельченных мясопродуктов таких как вареные, копченые
колбасы, сосиски и сардельки. Плазма крови обладает высокими влагосвязывающими,
эмульгирующими и связывающими свойствами. Плазма хорошо удерживает жир, придает продукту
плотную структуру, мясную сочность. Введенная в фарш плазма крови проявляет свои свойства при
температуре 650С и выше, когда образуется необратимый гель, напоминающий по плотности вареный
белок куриного яйца.
Значительные объемы производства печени и селезенки, их высокая пищевая и биологическая
ценности вызывают необходимость в определении рационального подхода к их использованию на
перерабатывающих предприятиях. При этом особое внимание уделено специфическим особенностям
этих видов сырья, а именно:
-незначительные сроки хранения и замораживания приводит к естественным потерям сырья, что
предопределяют его незамедлительную переработку в свежем виде;
-изделия имеют малый срок хранения, поэтому разработка новых видов полуфабрикатов требует
обязательной их тепловой обработки.
-естественные недостатки сырья (например, горечь печени, черствение после тепловой
обработки) требуют их устранения.
В общественном питании печень в основном используется для приготовления печени жареной60-70% и паштета – 30-40%.
Недостатки производства этих продуктов:
-высокая трудоемкость и значительная доля ручного труда;
-низкая усвояемость жареной печени;
-необходимость наличия мясокостного бульона;
В литературных источниках имеются обширные рекомендации по способам
предварительной обработки печени. Наиболее распространенные из них: - вымачивание в
холодной воде – 2-3 часа;
- бланшировка при соотношении печени и воды 1:3 в течение 15-20 мин. Недостатками
существующих способов являются значительные потери питательных веществ, жесткая
консистенция готовой печени, низкая усвояемость, высокая трудоемкость способов.
186
При разработке технологии полуфабрикатов высокой пищевой ценности, в состав которых
входит печень, необходимо создать способ устранения ее естественных свойств (горечь,
крошливость, большие потери) и на этой основе совершенствовать существующие способы
предварительной подготовки печени к тепловой обработке. Нами были исследованы нижеследующие
способы подготовки печени к тепловой обработке: вымачивание в воде (15-20 С); бланшировка в
воде (95-100 С);вымачивание в подкисленной воде (рН=3-4) при 15-200С; вымачивание в молочной
сыворотке (при 120-1600 Т). Для улучшения технологических свойств печени рекомендуется способ
вымачивания в молочной сыворотке, при соотношении массы жидкости и печени (0,5-1):1 в течение
0,5-1 час. Печень, приготовленная по этим режимам, отличалась нежностью, сочностью и мягкой
консистенцией, не содержала посторонних привкусов и, что самое главное, в новом способе отсутствие горечи. Сокращается продолжительность технологической обработки и расход
электроэнергии, увеличивается сроки хранения. На основании проведенных нами исследований
разработаны технология и рецептуры новых полуфабрикатов из печени и др. субпродуктов. Изучены
сенсорные показатели изделий из печени, обработанной различными способами. Высшую оценку
получили изделия из
печени, приготовленной предложенным способом. Степень пенетрации
изделий и ее зависимость от способа предварительной обработки показывает преимущество данного
способа. Потери массы при варке печени, вымоченной в сыворотке или в подкисленной воде,
составили – 28 %, при жарке – 30%, тогда как при бланшировке они были – 40% и 40,5%
соответственно; вымачивание в холодной воде, с последующей тепловой обработкой привело к
потерям 30 и 40,5% массы.
Введение органических кислот (уксусной и лимонной) увеличивает сроки хранения
печени и изделий из нее по сравнению с традиционными способами. Известно, что при
снижении рН погибают гнилостные бактерии, молочные стрептококки и молочные палочки.
Губительное действие кислот на микроорганизмы заключается не только в изменении
активности среды, но и в прямом химическом воздействий. Использование молочной
сыворотки при замачивании печени позволяет дополнительно обогащать сырье
водорастворимыми веществами сыворотки, печень увеличивает массу на 4 –5%, т.е.
набухает, впитывая воду и растворенные в ней питательные вещества. Преимуществами
предложенного способа являются: простота, улучшение органолептических свойств печени и
ее структуры; расширение функциональных возможностей использования печени в
различных технологических целях; сокращение продолжительности технологической
обработки и, соответственно, расход электроэнергии; увеличение сроков хранения.
Для приготовления полуфабриката «Керемет» приготовленную печень ,жир внутренний
или курдюк и охлажденную селезенку измельчают на волчке, а затем дважды куттеруют,
получают гомогенную массу ,добавляют фасоль вареную, соль, перец, формуют в батоны на
линиях колбасного производства.
Для приготовления полуфабриката « Ерекше» зачищенную селезенку измельчают на
волчке с жиром внутренним или курдюком, затем куттеруют 5-8 минут, получают
гомогенную массу, к которой в конце куттерования добавляют соль, перец, куттеруют еще 12 минуты, формуют в батоны, которые затем подмораживают до температуры –1- -3оС в
толще батона. В подмороженном виде полуфабрикаты поступают на предприятия общепита,
где с них снимают пленку, порционируют и подвергают жарке.
Определение общего химического состава полуфабрикатов показали ,что соотношение
белок : жир в них отвечает формуле сбалансированного питания и составляет для
полуфабриката «Ерекше» – 1 : 1,25 ; «Керемет» – 1 : 0,93.
Изучен аминокислотный состав белков полуфабрикатов. Сумма НЗАК в белках
полуфабриката «Керемет» составляет 41.68% от общего их количества, в полуфабрикате
«Ерекше» – 41,15%. Сопоставление аминокислотного состава исследуемых полуфабрикатов
со стандартом ФАО/ВОЗ показывает, что несколько дефицитно в них содержание
серосодержащих аминокислот (метионина, цистеина), что необходимо учитывать при
составлении рецептов кулинарных изделий на основе полуфабрикатов.
Белково-качественный показатель полуфабриката «Керемет» составил 1,69, «Ерекше» 1,5. В полуфабрикатах отмечено довольно высокое содержание ненасыщенных жирных
кислот – от 52,09 до 52,6% от общего их количества.
187
Изучен минеральный состав изделий. В них достигнуто оптимальное соотношение
кальция, фосфора и магния, они являются богатыми источниками железа, кальция, фосфора
и других элементов. Витаминный состав полуфабрикатов на 50-60% удовлетворяет формуле
сбалансированного питания.
Общая микробная обсемененность полуфабрикатов допускает хранение их в течение 4872 часа. В них не обнаружено кишечной палочки, протей, сальмонелл и стафилококков.
Практическая значимость технологии созданных полуфабрикатов заключается в
следующем:
-использование субпродуктов и мясной массы позволяет увеличить мясные ресурсы,
высокое содержание жира в мясной массе уменьшает закладку жира.
-формование полуфабрикатов в пленку, оболочку и тару предохраняет продукт от
обсеменения и облегчает порционирование.
-введение в рецептуру вареной фасоли значительно повышает биологическую ценность
продукта.
-в качестве наполнителей и гарниров использовались крупы: рисовая, овсяная, пшеничная,
пшенная, гречневая, манная. Они служат хорошими источниками углеводов и НЗАК, улучшают
структурообразование в продукте.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Тулеуов Е.Т. Производство конины. М.: Агропромиздат, 1986.-237с.
Екінші сортты жылқы етін қолдану
Бауырдан жасалған жартылай өнделген және т.б. рецебі және технологиясы әзірленген. Түрлі
тәсілдермен өнделген бауырдан жасалған тағамдардың сенсорлық көрсеткіштері зерттелген.
Using recycled slaughter horse
Technology and formulation of new semi-products from livers and other offais are developed.
Г. Ш. СОЛТАНБАЕВА
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ОЮ - ӨРНЕГІН КЛАССИФИКАЦИЯЛАУ ЖҮЙЕСІ
188
(Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Астана қ.)
Мақалада ою - өрнекті әртүрлі көзқарас тұрғысынан сипаттайтын бірнеше белгілеріне сәйкес қазақ ұлттық ою өрнегінің классификациясы ұсынылған. Келтірілген белгілер ою - өрнектің нақты ұлтқа және халықтың дамуында нақты
тарихи кезеңге қатысын, танылған стильдің өзіндік дамуы айқындайды, ою - өрнектің орналасуы мен пішінін, оны
құрастыру заңдарын және т.с.с сипаттайды. Осы әрбір белгі бойынша қазақ ою - өрнегінің классификациясы жете
қарастырылған.
Қазақ ұлттық ою - өрнегі негізінен бір ғана белгісі арқылы сипатталады – ол ою - өрнектік
композициясының мазмұны бойынша. Әдетте осы белгі бойынша төрт түрге бөліп қарайды:
космогониялық, зооморфтық, өсімдік және геометриялық [1,2]. Кейде космогониялық
категориясының орнына сиқыршылдық (магиялық) атауын қолданады [3]. Бұл жұмыста ою - өрнекті
егжей – тегжейлі классификациялауға ұмтылыс жасалды, алайда ұсынылған классификация ою өрнекті классификациялау үшін мүмкін белгілердің барлығын қамтымайды.
Қазақ ұлттық ою - өрнегін классификациялау оны әртүрлі көзқарас тұрғысынан сипаттайтын
белгілерге сәйкес жүргізілуі тиіс. Аталған белгілер ою - өрнектің әртүрлі жағын айқындайды, нақты
айтар болсақ белгілі бір ұлтқа және халықтың дамуындағы тарихи кезеңге қатысын, танылған
стильдің өзіндік дамуын, ою - өрнектің орналасуы мен пішінін және оны құрастыру заңдарын және
т.с.с сипаттайды. Зерттеу жұмысында қазақ ою - өрнегі мысалында маңызды белгілерін анықтау
бойынша ою - өрнекті классификациялаудың біртұтас жүйесі ұсынылған.
Ою - өрнекті айыруға мүмкіндік беретін негізгі белгілердің бірі оның пайда болу тарихынан
шығады және ою - өрнектің ұлттық (халықтық) тиесілігін айқындайды. Осыған сәйкес ою - өрнек
шексіз бірнеше түрге ие болуы мүмкін, мысалы, қазақ, орыс, грек, үнді және т.с.с ою - өрнектер. Осы
белгі қарастырылып отырған ою - өрнек қай халық мәдениетіне жататынын анықтауға көмектеседі.
Әрбір халықтың өнерінің дамуына байланысты ұлт пен мәдениетке тән өзіндік түрі мен пішіні бар
жеке қайталанбас ою - өрнек қалыптасты. Ол көрші мемлекеттер мен халықтардың ою - өрнегіне
жақын және оларға тән қасиеттерге ие болуы мүмкін, бірақ сонымен қатар ол өзінше ерекше және
айрықша белгілерге ие.
Ою - өрнектің даму тарихына сәйкес айқындалатын келесі белгі стильдік тиесілік болып
табылады. Ою - өрнек стилі ою - өрнектің даму тарихында белгілі бір кезең бойында көрінеді. Стиль
әртүрлі халықтардың ою - өрнектік дамуына айтарлықтай ықпал еткенде және нақты бір халықтың
ою - өрнектік стилінің жарқын ерекшелігінде ғана қалыптасады. Стильдік шешім бойынша, мысалы,
египеттік, антикалық, мұсылмандық, жапондық, готикалық және т.б. стильдер қарастырылады. Ою өрнек тарихында стильдер саны ауқымды және уақыт өте келе жаңа стильдер мен бағыттар
қалыптасуда. Мысалы, ХХ ғасырда ар деко және модерн стильдері пайда болды, ал соңғы кезде
этникалық стиль туралы жиі айтылуда.
Қазақ ою - өрнек өнерінің дамуында бірнеше стильдердің болуын байқауға болады. Ең алдымен
бұлар Қазақстанның түкпір – түкпірінде кездесетін петроглифтер. Олардың алғашқылары неолит
және қола дәуірлеріне (б.д.д. ІІІ-ІІ м.ж.) жатады. Алайда кейінгілерін де кездестіруге болады, яғни
қазақ хандығы дәуіріне (ХҮ-ХІХ ғғ.) жататындары. Петроглифтердің сарындары алуан түрлі, онда
жекелеген жануарлардан бастап, аңшылық және шайқас сахналары бейнеленген. Жануарлар
арасынан арқарлар мен тауешкілерді, түйе, жылқы, бұғы, ит, түлкі, қабан, аю, қар барысын жиі
кездестіруге болады. Тасбақа және жыландардың бейнесі мүлдем аз. Арқарларды аулап жатқан
садақшылар, түйе немесе жылқылармен көшіп бара жатқандар немесе салт аттылар, әскери
шайқастар сияқты адамдардың қатысуымен де бейнелер бар. Бастарынан сәуле шашып тұрған
антропоморфты кейіпкерлер - Күнбасты құдайларды бейнелеу жиі кездеседі.
Петроглифтер ақпара беруде өзіндік белгі жүйесі бола тұра, ежелгі қазақтардың тарихында
алғашқы ою - өрнектік композицияларын құрады. Қазіргі уақытта бұл стиль қайта жанданды. Қазіргі
дизайнерлердің жұмыстарында петроглифтер стилінде орындалған композициялар өте көп. Олар тек
қана көркем сурет және декоративті – қолданбалы өнер туындылары ғана емес, танымал компаниялар
мен ұйымдардың логотиптері. Мысалы, петроглиф стиліндегі алғашқы логотиптердің бірі бұл «Азия
дауысы» конкурсының логотипі (шиыршықталған күннің бейнеленуі) болып табылады. Ал арбадағы
адамның бейнесі бар петроглиф Қазақстан дизайнерлері Одағының логотипінде пайдаланылған.
Қазақ ою - өрнек өнерінің дамуына үлкен ықпал еткен келесі стиль - сақ аң стилі (б.д.д. І м.ж.,
нақты айтар болсақ ҮІІ – ІҮ ғғ.). Сақ стилі үшін өзіндік декоративтік пішінде әртүрлі жанрлық
сахналар мен жануарларды сипаттау тән. Бұғыны бейнелеу жиі кездеседі. Аңыз бойынша, бұғылар
бақыт пен амандық әкелген, жолаушыларға жол көрсетіп, қайтыс болғандардың жанын о дүниеге
шығарып салған. Сақ аң стилінің бұйымдарында жылқы, арқар, барыс бейнелері кездеседі. Қазақстан
189
территориясында табылған және сақ стилінде жасалған маңызды табыстардың бірі – бұл Есік
қорғанындағы «Алтын Адам». Оның киімдерін әшекейлеген фигуралық элементтер мен аксессуарлар
қазіргі дизайнда кеңінен қолданылуда. Алтын Адамның өзі тәуелсіз Қазақстаның символы болып
табылады.
Берел қорғанынан табылған аң стилінің бұйымдары сонымен қатар қазіргі дизайнерлерге шабыт
беруде ерекше роль ойнауда. Олар өте жақсы сақталған алтын мен ағаштан жасалған жануарлар
фигуралары.
Қазақтардың ою - өрнек өнерінің дамуына мұсылман (араб) стилі (ХІ-ХҮІІІ ғғ.) үлкен ықпал
етті. Олардың көрінісі қазақ хандары тұсындағы және Қазақстанға ислам дінінің таралу кезеңіндегі
мешіттер мен кесенелерді әшекейлеуде байқалады.
Араб декорының ерекшеліктерінің бірі – бос жер болмауы үшін бұйымның үстіңгі бетін
өрнекпен көмкеру әдісі «кілем» ою - өрнегінде басым. Бос жерді болдырмауға талпынудан басқа
мұсылман өнері түрлі – түстілікке ұмтылады. Ою - өрнек тек жоғарғы қабатты
жауып қана қоймай, түрлі – түсті болды.
Мұсылман ою - өрнегінің негізгі екі түрі белгілі: шексіз нұсқалары бар - өсімдік ислими (өсімдік
сабақтары, гүл және жапырақтардың жайқалуы) және геометриялық гирих (қатаң тікбұрышты және
диогональді фигуралар). Ислими және гирих математикалық жағынан қатаң өлшенген және
есептелген. Олардың нұсқалары мен композициялары алуан түрлі және шексіз.
Мұсылман ою - өрнектерін пайдалануды біз Қожа Ахмет Яссауи, Айша бибі және т.б.
кесенелерді әшекейлеуде байқауымызға болады.
Сонымен қатар мұсылман діні көркемдік әсер етуді бейнеде емес, сөзде негіздеді. Сондықтан да
ою - өрнектік композицияларда қасиетті Құраннан сөздерді үйлестіру кездеседі. Бұл сүрелер
манускрипт беттерінде, ғимараттар қабырғаларында кездеседі, сәулет декорында ұштастырылған,
құлпытастарда, кілем, керамика, металл, шыны және т.б. бұйымдарда жиі кездеседі. Сөздерді
бейнелеу өнері – каллиграфия араб елдеріндегі сияқты қазақтарда кеңінен дамымағанымен декорда
жиі кездеседі. Құран мәтіндерінің мысалдары Маңғыстаудағы құлпытастардағы ою - өрнек
декорынан көруге болады.
Қазіргі қазақ ою - өрнегі қазақ хандары тұсынан Кеңес үкіметі орнағанға дейін қалыптасты. Бізге
үйреншікті болған қазақ ұлттық ою - өрнектері осы кезеңнің декоративті – қолданбалы өнері
бұйымдарынан және құлпытастарда кездестіруге болады. Бұл стильді ою - өрнек өнерінің дамуында
қазақ ұлттық стилі деп атаймыз.
Ою - өрнекті классификациялауда келесі белгі ою - өрнекті жеткізуде бейнелеу түрі болып
табылады. Бейнелеу түрі бойынша графикалық, көркем сурет және скульптуралық ою - өрнек деп
бөлінеді.
Графикалық ою - өрнекті жазықтық бейнелеуді білдіреді және бейнелеудің нақты шекараларына
ие. Графикалық ою - өрнек жалғыз немесе алуан түрлі сарындар мен элементтердің қосындысынан
тұруы мүмкін.
Көркем сурет көркем сурет тәсілдері арқылы орындалады. Әдетте ол бүкіл кеңістікті жайлап,
шеңберге орнатылған көркем шығарманы білдіреді. Өмірден сахналар, діни немесе мифологиялық
сюжеттер көркем сурет тақырыбын құрайды.
Қазақ қолданбалы және бейнелеу өнерінде графикалық және көркем сурет, ою - өрнектері
кейінгі кезеңде ғана дамуын тапты. Қазақ өнерінде ерекше қолданыс пен дамуын тапқан бұл
скульптуралық ою - өрнек.
Скульптуралық ою - өрнек бұйымның жоғарғы бетінде шығыңқы (рельеф) немесе керісінше
ойылып (контррельеф) жасалады. Бұл ою - өрнек тегістеу, қию және ою барысында көлемге ие
болады. Түстердің кеңінен қолданылуы және әртүрлі деңгейде боялу бұл ою - өрнекке ерекшелік
береді. Қазақ ою - өрнек өнерінде бұл категория ою - өрнектің қолданылу және жасау тәсіліне қарай
бірнеше түрге бөлінеді. Скульптуралық ою - өрнек түрлеріне: таста ойылған, ағаш бұйымдарда,
металлда (зергерлік өнер), теріде, керамикалық бұйымдарда, сонымен қатар тоқымада, кілем тоқуда,
киіз бұйымдардың ою - өрнектерінде пайдаланылған ою - өрнектер жатады.
Классификациялау кезінде айқын белгілердің бірі ретінде ою - өрнектік композицияны түсі
жағынан шешу болып табылады. Түсінің шешімі жағынан көптүсті (полихромдық), екітүсті
(дихромдық) және біртүсті (монохромдық) деп бөлінеді. Қазақ ою - өрнегі үшін түстердің шектеулі
полихромдық (қазақтар табиғаттың негізгі түстерін пайдаланған, олардың әрқайсысы терең мәнге ие
болды, олар: қара, көк, жасыл, сары, ақ) және дихромдық түрлері сипатты. Сурет контурмен
әдіптеліп, түстік кереғарлықта айқындалады.
190
Қазақ халқында түстер ерекше маңызға ие болды, олар арқылы қазақ шеберлері қоршаған
ортаның әсемдігін жеткізді. Негізгі түстерді пайдалана отырып, олар далалық ландшафтының нақты
бір объектісімен байланыстырды. Сонымен,
қара түс- жер түсі;
Жасыл түс - өсімдік, көктем түсі;
Сары түс- күн түсі;
көк түс – аспан түсі;
қызыл түс – от, күн түсі;
ақ түс - тазалық символы.
Керемет ою - өрнектік композицияларды жасай отырып шебер түсті табиғаттың нақты
объектісімен байланыстырып қана қоймай, сол арқылы ішкі жағдай мен эмоцияны жеткізді:
Жасыл түс – жаңару мен гүлдену символы, жастық, өсіп - өну және жаңғыру символы;
Көк түс – гүлдену мен амандық символы, бейбітшілік, шексіздік, Тәңірге табыну
символы;
Ақ түс – кінәсіздік, тазалық және адалдық символы;
Қызыл түс – қызу жастық, сұлулық, нәзіктік пен сыпайылық символы, күш – қуат, өмір,
махаббат символы;
Сары түс – байлық, молшылық, сана, көрегендік пен даналық символы, сонымен қатар
ішкі жағдай, мұңды білдіреді;
Қара түс – құпиялылық пен белгісіздік символы, қара жамылуды білдіреді.
Түстер басқа нақты сезімді де білдіреді. Ашық түстер қуаныш пен сәттілікті, амандықты,
молшылықты білдіреді, бұлыңғыр түстер мұң, уайымды білдіреді.
Қазіргі күні ою - өрнектік композициялардың түстік гаммасы біршама бай және алуан түрлі.
Оларда негізгі ғана емес, қосымша түстер де пайдаланылады. Әдетте қазақ өнеріне тән емес, мысалы,
күлгін және т.б. түстер қолданылады. Сурет контурмен әдіптеліп, ою - өрнектің пішінін айқындайды.
Бұрынғыдай сурет пішінін фонда кереғарлық бөліп көрсету пайдаланылады. Бірақ кереғарлықтың өзі
негізгі ашық түстер арасында ғана емес жылы және суық түстер арасында да болады. Бір түстік
гаммада орындалған (гизайль техникасы) ою - өрнектік композициялар кездеседі. Монохромды
композициялар (әсіресе жарнамалық дизайнда) жиі қолданылатын болды.
Ою - өрнекті классификациялаудағы негізгі белгі ою - өрнектік композицияның мазмұны
болып табылады. Бұл белгі бойынша мынадай ою - өрнектер ерекшеленеді:
геометриялық;
өсімдік;
зооморфтық (анималистикалық);
антропоморфтық;
қиял - ғажайыптық;
каллиграфиялық (эпиграфиялық);
табиғи;
пейзаждық;
космогониялық (астральдық);
геральдикалық;
техникалық.
Ою - өрнекті осы белгі бойынша классификациялаумен мына жұмыста кеңірек танысуға [5].
Ою - өрнектік композицияда ою - өрнектің орналасуы бойынша ленталық, тұйық, торкөзді
және раппорттық ою - өрнек бөлінеді.
Ленталық ою - өрнек сарындарды тігінен немесе көлденеңінен кезектестіре отырып сызықпен
орналастырылған. Қазақ халық өнерінде ою - өрнектің бұл түрі жиі қолданылады. Оны көмкерме,
әдіптеуде және т.с.с., сонымен қатар декоративті – қолданбалы өнердің басқа да бұйымдарында,
құлпытастарда (ХҮІІІ-ХХ ғғ.) жиі кездестіруге болады.
Тұйық ою - өрнек тұйық кеңістікте тікбұрыш, квадрат, шеңбер және кез келген тұйық фигура
түрінде жасалған ою - өрнек. Мұнда сарын жазықтықта бірнеше рет бұрылыспен қайталануы
(бұрылыстық – бұрыштық симметрия) немесе симметриялық болмауы мүмкін. Тұйық ою - өрнекте
декордың орналасуының біршама кең таралған принципі ою - өрнектің орналасуының
концентрациялық принципі болып табылады. Мұндай ою - өрнек көбіне космологиялық мазмұнға
191
(күн белгілері) ие. Сәуле тәріздес ою - өрнектер розеткаларды, жартылай домалақ ғимараттарды
құруда қолданылады.
Тұйық ою - өрнек қазақтардың өнерінде кеңінен кездеседі. Бұл киімді әдіптеу, әшекейлеу,
ағашты кесу, тасты ою, кілем тоқу және т.б. Дәстүрлі қазақ ою - өрнектік композициялары әрқашан
симметриялық және бұрылыстық – бұрыштық симметрия принципі бойынша құрастырылады [6].
Қазіргі қазақ ою - өрнегінде симметриялық емес композициялар кездеседі. Кейдк олар жанрлық, яғни
ою - өрнектік декор арқылы нақты бір сюжетті бейнелейді.
Тұйық ою - өрнектердің түріне өсімдік элементтердің стильге келтірілген түрлерін білдіретін
розетталар мен пальметталар жатады. Олар көптеген мемлекеттер мен халықтардың декорында жиі
қолданылады. Қазақ ою - өрнегі үшін розетталарды кеңінен қолдану тән. Пальметталар жиі кездеседі.
Розетка (розетта) үстінен қарағанда төмен қарай жайқалған гүлдің стильге келтіріліп жасалған
түрі. Әртүрлі мемлекеттерде және әр кезең декорында алуан түрлі гүлдер пайдаланылды: раушангүл,
хризантема, түймедақ, лотос және т.с.с. Розеттада раушангүл жиі пайдаланылды, сондықтан да ою өрнектің атауы осылай аталды. Қазақ ою - өрнек өнерінде розеттаның ортасында қызғалдақ, көкнәр,
раушангүл және т.б. бейнеленді. Әдетте розетталар композицияның өзегін білдірсе, қазақтарда
бірнеше ұсақ розетталар қолданылды.
Пальметта гүл жапырақтары немесе гүл күлтелерінің стильге келтірілген желпуіш тәріздес
бейнесін білдіреді. Пальметталар ежелгі Египет өнерінде алғаш пайда болғандықтан дәстүрлі түрде
пальметтада пальма, папирус, акант жапырақтары және лотос гүлі бейнеленді. Әдетте пальметта
тігінен орналасты, дегенмен төмен қарай, диагональді және көлденең түрде де кездеседі. Қазақ ою өрнегінде пальметта гүл жапырақтары түрінде келтіріліп, жарты шеңберге немесе волютаның
орталық бөлігі ретінде салынған. Біз оларды ағаш бұйымдар мен Маңғыстаудағы құлпытастардан
көре аламыз.
Пальметта жапырақтардың желпуіш тәріздес стильге келтірілген бейнесін білдіреді.
Пальметтада көбіне пальма жапырақтары бейнеленген. Сонымен қатар лотос, акант гүлдері да
пайдаланылған.
Тор көзді ою - өрнек тор көзді геометриялық құрастыру негізінде жасалады. Ол алуан түрлі.
Көбіне араб – мұсылман декорында жиі кездеседі. Мұндай тордың квадрат және сегізбұрышты
жұлдыз негізінде құрастырылған квадраттық; тікбұрышты үшбұрыш немесе алтыбұрышты жұлдыз
негізіндегі үшбұрыштық; тікбұрыш немесе бесбұрыштық жұлдыз негізіндегі тікбұрыштық сияқты үш
түрі белгілі. Тор көзден қосымша өрнектер алу мақсатында торлар толқынды сызықтарда
орналастырылып, бір – бірінің үстіне қойылады. Тор сызықтары кейде өздері – ақ ою - өрнекті
құрайды, мысалы, керамикалық плиталарда; кейде бұл сызықтар байқаусыз қала отырып ою - өрнек
үшін басты күзетші қызметін атқарады.
Қазақстанда мұндай торкөзді ою - өрнектер мұсылмандық стильде салынған кесенелерде
кездестіруге болады. Бұл ою - өрнектің түптамыры далалық қазақтарда емес, арабтарда жатыр.
Раппорттық ою - өрнек - жоғарғы қабатты білдіреді, оның үстіңгі жағын сарындар біртұтас
өрнекпен жабады. Мұнда сарында тігінен де, көлденеңінен де қайталанады, бірақ ою - өрнек барлық
бағытта шексіз. Раппорт – сарын мен көрші сарын арасын қамтыған минимальді аудан. Әдетте
тікбұрышты раппорт қолданылады.
Қазақ қолданбалы өнерінде бұл ою - өрнекті жиі кездестіру қиын. Кейде ол кілем тоқуда
пайдаланылады. Әдетте раппорттық ою - өрнек маталар мен түс қағаздарды декорациялауда
қолданады.
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Маргулан А.Х. Казахское народное прикладное искусство. Т.1. - Алма-Ата: Өнер , 1986.325c.
2. Джанибеков У. Эхо... По следам легенды о золотой домбре. - Алматы: Өнер, 1990 г.- 304 с.
3. Басенов Т.К. Прикладное искусство Казахстана. – Алма-Ата: 1958.-223с.
4. Әбдіғапбарова Ұ.М. Қазақтың ұлттық ою-өрнектері. - Алматы: Өнер, 1999 ж., 152 б.
5. Солтанбаева Г.Ш., Баскимбаева Т.А. Классификация казахского орнамента в соответствии с
содержанием орнаментальной композиции. // Журнал «Пищевая технология и сервис»: АТУ, №2,
2009 г., С. 39-42.
6. Нұрпейісов Ә. Қазақ халқының ою-өрнегі. Алматы: Өнер, 2002 – 160 б.
Система классификации казахского национального орнамента
192
Солтанбаева Г. Ш.
В статье представлена классификация казахского национального орнамента в соответствии с несколькими
признаками, характеризующими орнамент с различных точек зрения. Рассмотрена детальная классификация казахского
орнамента по каждому из этих признаков.
Classification system of the Kazakh national ornament
Soltanbayeva G.
This article presents the classification of the Kazakh national ornament according to the several indicators charactering the
ornaments from different points of view. Given the detail classification on each of this indicator.
К.М. БЕГИМБАЙ
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ДИЗАЙНА В КАЗАХСТАНЕ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана)
193
Рассматриваются перспективы развития промышленного дизайна в Казахстане. Предлагается разработать концепцию
развития промдизайна, в которой следует предусмотреть государственное софинансирование требующих дизайнерского
оформления инновационных разработок промышленных предприятий, а также частичное субсидирование самих
дизайнерских компаний и образования в этой отрасли. Промышленный дизайн сможет стать серьезной индустрией, если
предприятия поверят в возможности дизайна, а для потребителей он станет неотъемлемой частью жизни.
Промышленный дизайн (промдизайн, предметный дизайн, индустриальный дизайн) — отрасль
дизайна, область художественно-технической деятельности, целью которой является определение
формальных качеств промышленно производимых изделий, а именно, их структурных и
функциональных особенностей и внешнего вида [1].
Первые промышленные дизайнеры появились ещё в XVIII веке в Англии, что связано, прежде
всего, с деятельностью Джозайи Веджвуда и развитием промышленного производства набивных
тканей.
Определение «индустриальный дизайн» появилось в 1919 году благодаря архитектору из
Германии Вальтеру Гропиусу, основавшему революционную школу индустриального дизайна
«Баухаус» в Веймаре (Германия).
После второй мировой войны индустриальный дизайн получил серьезное развитие в
Скандинавии и Нидерландах. Примерно в это же время интерес к направлению высказали
прагматичные американцы — с целью увеличения продаж. В 60-е годы XX века направление стало
настолько популярно в США, что была организована Коллегия Индустриального дизайна. В 1969
году член этой коллегии Томас Малдонадо дал такое определение индустриальному дизайну:
«Индустриальный дизайн - это творческая активность, имеющая цель улучшать внешние достоинства
объектов, производимых в промышленности».
Промышленный дизайн как вид деятельности включает в себя элементы искусства, маркетинга и
технологии. Промышленный дизайн охватывает широчайший круг объектов, от домашней утвари до
высокотехнологичных, наукоёмких изделий. В традиционном понимании к задачам промышленного
дизайна относятся прототипирование бытовой техники, производственных установок и их
интерфейсов, наземного и воздушного транспорта (в том числе автомобилей, самолётов, поездов),
разнообразного инвентаря. Особое место занимает дизайн мебели и элементов интерьера, посуды и
столовых приборов, разработка форм и концептов которых имеет глубокие исторические
предпосылки.
Английское слово design первоначально означало замысел, проект, расчет, чертеж, узор.
Основная идея дизайна - создавать эстетичные продукты с высокими качественными
характеристиками, генерация и использование новых технологий. Технология в свою очередь,
формирует облик продукта [2].
Поскольку названия промышленное искусство, дизайн, техническая эстетика и художественное
конструирование появились сравнительно недавно, среди ученых, архитекторов, художников,
инженеров и других специалистов, работавших в области художественного конструирования, ещё
уют противоречивые точки зрения в определении этих названий и их сущности [3].
Несмотря на некоторые принципиальные различия названных сфер деятельности, конечная цель
у них одна — поднять культуру материально-предметной среды, окружающей человека, на самый
высокий научно-технический и художественно-эстетический уровень путем синтеза науки, техники и
искусства. В этом созидательном творчестве необходимо максимально использовать технический
прогресс, закономерности развития природы и композиционные основы, созданные на протяжении
тысячелетий в области архитектуры и техники.
Часто в понятие «промышленный дизайн» вкладывают весьма упрощенный смысл, сводя все к
одной из его характеристик - эстетических качествах изделия. Промышленный дизайн - проектная по
своей сути деятельность, это творческий образ и оружие конкуренции, способ сократить издержки и
расширить ассортимент. Интеллектуальная собственность на объекты, разработанные в рамках
промышленного дизайна, может и должна быть защищена патентами. Так же надо понимать, что
промышленный дизайн это не краткосрочное вложение средств, а долгосрочные инвестиции в
будущее предприятия.
Среди факторов, обеспечивающих конкурентные преимущества национальной экономики
развитых стран, промышленный дизайн играет одну из ведущих ролей и является неотъемлемой
частью производства и продвижения продукции.
194
До последнего времени в Казахстане дизайну уделялось недостаточно внимания. Классификатор
специальностей высшего профобразования относит промышленный дизайн внутри кода
специальности 042100 «Дизайн» к группе «Искусство». С точки зрения реальной проектной практики
уровень подготовки соответсвующими кафедрами ВУЗов не соответствует современным
требованиям по причине полной оторванности этих учебных заведений от инженерной сферы и
реального производства. Превратить рисунок в готовый продукт - главная проблема для выпускников
ВУЗов.
Основные проблемы промышленного дизайна в Казахстане сегодня:

Начальный этап развития рыночных отношений, низкий уровень промышленности и
международный экономический кризис;

Оторванность системы высшего образования от производства;

Отсутствие высококвалифицированых специалистов;

Неверная оценка роли промышленного дизайна в производстве, у руководства
предприятий;

Малая заинтересованность предприятий в развитии промдизайна на своем
производстве.
В сложившейся ситуации подготовка специалистов в области промышленного дизайна на базе
технического университета способна дать наиболее быстрые и эффективные результаты. Может быть
использована уникальная возможность сочетания дизайнерской подготовки с отраслевой
ориентацией. По этому пути развивает направление «дизайн» ведущие российские ВУЗы
технического профиля МГТУ им. Н.Э. Баумана и БГТУ им. В.Г. Шухова.
Например, на базе БГТУ им. В.Г. Шухова в 2001 году открыта специальность «Проектирование
и дизайн изделий из тугоплавких и неметаллических и силикатных материалов»[2]. Выпускающая
кафедра «Технологии и дизайна керамики и огнеупоров» готовит специалистов в области
промышленного дизайна, в основном, керамических изделий. Студенты в процессе обучения
выполняют разработку дизайн проектов, с учетом возможности их внедрения в серийное
производство, таких как, коллекции керамических плиток для пола и стен, садово-парковая
скульптура, малая пластика, санитарно технические изделия и керамическая посуда.
При разработке проекта нового стандарта в работе [4] придерживались соответствия качества
содержания проектируемого стандарта требованиям основных положений ГОСО РК 5.03.001-2004,
разработанных и внесенных Департаментом высшего и послевузовского образования и
Национальным центром государственных стандартов образования и тестирования Министерства
образования и науки Республики Казахстан. На завершающем этапе подготовка проекта стандарта
осуществлялось по предложенному макету ГОСО по специальности [5].
При отборе и конструировании содержания стандарта по специальности 050421 «Дизайн»
разработчиками проекта был использован концептуальный подход построения стандарта на основе
модулей. При модульном подходе ведущей становиться идея разделения общеобязательного
компонента содержания образования на неизменяемые части-модули. Модульный подход при
формировании программ и стандартов создает предпосылки для реализации на практике функций
объективного контроля. Модульность придает образованию новые черты: комбинаторность,
структурированность и технологичность [6].
В новом стандарте специальности 050421 «Дизайн» [7,8] важное значение придается широкой
профессиональной базовой подготовке. В стандарте осуществлен отбор необходимых и обязательных
учебных дисциплин, представляющих содержание и структуру единой образовательной программы.
В рамках специальности скорректирован и унифицирован перечень трех образовательных
программ по профилям подготовки дизайнеров: дизайн графический, дизайн архитектурный и дизайн
промышленный. Определено оптимальное соотношение обязательных компонентов образовательных
программ и компонентов по выбору для представления самостоятельности вузу в вопросах выбора
содержания обучения и создания возможности организации учебного процесса по нелинейной схеме.
В цикл профилирующих дисциплин по специализации «Промышленный дизайн» включены
типология промышленного дизайна, комплектное проектирование изделий, проектирование
коллекционных изделий, графика и моделирование - I, II (2 + 3), элементы и процессы
промышленного дизайна - I, II, III, IV, проектирование объектов промышленного дизайна - I, II, III.
Пока ведущим направлением дизайна в Казахстане, приближенным к мировому уровню,
является архитектурный дизайн, с привлечением зарубежных компании. Один из примеров проектирование Национальной Библиотеки в Астане (Казахстан) (победитель - датская группа
архитекторов BIG architects) Названная в честь первого президента Республики Казахстана
195
Нурсултана Назарбаева, новая Национальная библиотека будет служить интеллектуальным,
многофункциональным и культурным центром, где посетители смогут получить информацию о
национальной истории [9].
Университетский городок при библиотеке включит парк, который будет работать как живая
библиотека деревьев, растений, минералов, горных пород и позволит посетителям испытать сечение
природных ландшафтов Казахстана.
Но почему ведущие проекты в Казахстане выполняют зарубежные специалисты? Необходимо от
разговоров о необходимости массового внедрения промышленного дизайна переходить к делу.
Следует по примеру России разработать концепцию развития отрасли. Необходимо изменить
представление промышленности о промдизайне. В концепции развития следует предусматреть
государственное софинансирование требующих дизайнерского оформления инновационных
разработок промышленных предприятий, а также частичное субсидирование самих дизайнерских
компаний и образования в этой отрасли.
Необходимо создать Центры развития дизайна, основной задачей которых будет налаживание
контактов и развитие отношений между дизайнерами и промышленностью, а также обеспечить
страну молодыми специалистами в сфере промышленного дизайна.
Необходимо также включить дизайн в перечень видов деятельности, позволяющих претендовать
на статус резидентов финансируемых государством технопарков, в том числе технопарков в сфере
высоких технологий.
Промышленный дизайн сможет стать серьезной индустрией, если предприятия поверят в
возможности дизайна, а для потребителей он станет неотъемлемой частью жизни.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Википедия. Промышленный дизайн. http://ru.wikipedia.org
2. Е.Трунов. Проблемы развития промышленного дизайна. http://www.nakedart.ru/aboutstudio/articles/prom-design.html
3. О промышленном искусстве, дизайне и технической эстетике. http://www.nakedart.ru/aboutstudio/articles/tech-aesthetics.html
4. М.М.Хасенов. Из опыта разработки образовательного стандарта для подготовки дизайнеров
в Республике Казахстан. Материалы международной научно-практической конференции
«Инновации и подготовка научных кадров высшей квалификации в Республике Беларусь и
за рубежом» / Под ред. И.В. Войтова. — Минск: ГУ «БелИСА», 2008. — 316 с.
5. Образование
высшее
профессиональное.
Бакалавриат.
Основные
положения.
ГОСО РК 5.03.001-2004.
6. Смирнов С., Шелихова Н. Преемственность стандартов // Высшее образование в России. —
№ 4. — 2000. — С. 44–47.
7. Симухин Г.
Стандартизация
профессионального
образования:
история,
опыт,
проблемы // Высшее образование в России. — № 4. — 2001. — С. 18–27.
8. Токтаганов Т. Стандарт специальности: форма и содержание // Высшая школа
Казахстана. — № 4. — 2002. — С. 5.
9. http://prolite.ru/2009/08/27/nacionalnaya-biblioteka-kazaxstana/#more-8612
Қазақстандағы өндірістік дизайнның дамуының келешегі мен проблемалары
Қазақстандағы өндірістік дизайнның дамуының келешегі қарастырылған. Өндірістік дизайнның даму концепциясын
құрастыру, өндіріс орындарын мемлекет тарапынан қаржыландырудың инновациялық жобалары, сонымен қатар
дизайнерлік компанияларды және осы саладағы білім беруді қаржыландыру мәселелері қарастырылған. Отандық өндіріс
орындары осы мәселеге көңіл аударуы, тұтынушылар тарапынан сұраныс болуы өндірістік дизайн дамуына ықпал ететін
себептер болып табылады.
Problems and Perspectives of Industrial Design Development in Kazakhstan
Perspectives of development of industrial design in Kazakhstan are considered. It is offered to develop concept of industrial
design in which it is necessary to provide to finance innovative workings out of the industrial enterprises demanding design
approach, and also partial subsidising of the design companies and education in this sector. The industrial design can become the
serious industry if the enterprises believe in design possibilities, and for consumers it becomes as integral part of a life.
196
КУРМАНГАЛИЕВА Д.Б.
ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА НА ПРЕДПРИЯТИИ –
ОСНОВА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ НА МИРОВОМ РЫНКЕ
(Жетысуский государственный университет им. И.Жансугурова)
Проблема управления качеством в последнее время приобрела общемировой характер. Современное производство –
это производство высококачественной продукции. Общепризнано, что один из шагов на пути улучшения казахстанского
менеджмента – внедрение системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандарта ИСО 9001:2001.
197
В рыночной экономике огромное внимание уделяется проблемам качества. Проблема качества
является важнейшим фактором повышения уровня жизни, экономической и экологической
безопасности. Качество – комплексное понятие, характеризующее эффективность всех сторон
деятельности: разработка стратегии, организация производства, маркетинг и др. Важнейшей
составляющей всей системы качества является качество продукции. Серьезная конкурентная борьба
обусловила в странах с развитой экономикой разработку программ повышения качества. В научных
исследованиях и в практике возникла необходимость выработки объективных показателей для
оценки способности предприятия
производить продукцию с необходимыми качественными
характеристики. Эти характеристики подтверждаются сертификатом соответствия на продукцию.
Многие предприятия-производители имеют системы качества, соответствующие международным
стандартам.
В современных условиях именно сертификат на систему качества служит решающим фактором
для заключения контракта на поставку продукции. Успешная реализация качественного продукта
потребителю является главным источником существования любого предприятия.
В рыночной экономике производитель и потребитель сами находят себя на рынке, их мотивации
базируются на финансовом выигрыше и максимизации потребительского эффекта. При этом
потребитель имеет выбор между наилучшими товарами различных производителей. Потребитель,
являясь главной фигурой, определяет направления развития производства, приобретая товары и
услуги по своему желанию. Тем самым потребитель указывает, что производить.
Качество является задачей номер один в условиях рыночной экономики, где произошли
подлинные революции в этой области. Именно с помощью современных методов менеджмента
качества передовые зарубежные фирмы добились лидирующих позиций на различных рынках.
Казахстанские предприятия пока еще имеют отставания в области применения современных
методов менеджмента качества. Между тем повышение качества несет поистине колоссальные
возможности. Однако повышение качества невозможно без изменения отношения к качеству на всех
уровнях.
Призывы к повышению качества не могут быть реализованы, если руководители различных
уровней не станут относиться к качеству как образу жизни. Между качеством и эффективностью
производства существуют прямая связь. Повышение качества способствует повышению
эффективности производства, приводя к снижению затрат и повышению доли рынка. Вопросам
управления качеством посвящено много исследований ученых различных стран, накоплен
значительный опыт в области менеджмента качества. Поэтому важно обобщить и дополнить
основные положения теории и практики в данной области. Научный интерес к проблеме качества
заставляет обратиться к анализу накопленного теоретического материала. Большой вклад в
разработку применяемых в настоящее время систем управления качеством внесли отечественные
ученые Длин А.М., Мхитарян В.С., Сиськов В.И., зарубежные ученые Бергман Б., Ноулер Л.,
Фейгенбаум А. [1].
Проблема управления качеством в последнее время приобрела общемировой характер. Как
показывает опыт торговых взаимоотношений многих государств со сложившейся рыночной
системой, качественные товары завоевывают рынки. Причем, даже при низкой платежеспособности
населения, их проникновение в любую страну практически неизбежно.
Заградительные меры на границах, квотирование, лицензирование, повышенные таможенные
ставки на ввозимые товары могут применяться для защиты отечественных товаропроизводителей
только как временные меры.
Производства, чьи товары будут востребованы, будут развиваться, и процветать, а неспособные
выпускать подобную продукцию разоряться и будут, поглощены конкурентами. Таков
общеизвестный закон рынка.
Уже сегодня зарубежные партнеры ставят перед нашими предпринимателями условие о наличии
системы менеджмента качества на производимую продукцию, в противном случае предлагается
значительное снижение цены даже на продукцию с достаточно высоким техническим уровнем.
Современное производство – это производство высококачественной продукции. Потребитель
часто предпочитает качество цене, поскольку понимает, что высокое качество снизит расходы на
эксплуатацию, ремонт и более полно удовлетворит его потребности.
Сегодня в условиях расширения международной торговли, необходимости использования в
работе по повышению качества продукции всего ценного из мировой практики перед казахстанскими
предприятиями остро стоит проблема внедрения стандартов ИСО серии 9000 и перехода от
комплексных систем управления качеством к международным стандартам. Эти стандарты вторглись
198
непосредственно в производственные процессы, сферу управления и установили четкие требования к
системам обеспечения качества. Они положили начало сертификации систем качества. Однако к
реализации внедрения стандартов ИСО 9000, рожденных в рыночной экономике, отечественные
предприятия приступили, не имея опыта таких отношений, причем многие пытались построить
новую систему качества на базе комплексной систему управления качеством продукции (КС УКП).
Основными отличиями систем качества (по ИСО 9000) от КС УКП являются следующие:
- ориентация на удовлетворение требований потребителя;
- возложение ответственности за качество продукции на конкретных исполнителей;
- проверка потребителем производства поставщика;
- выбор поставщика комплектующих изделий и материалов;
- сквозной контроль качества продукции, начиная от материалов и кончая утилизацией
продукции;
- маркетинг;
- организация учета и анализа затрат на качество;
- прослеживаемость материалов и комплектующих изделий по всему циклу производства;
- решение вопросов утилизации продукции после эксплуатации [2].
Стандарты ИСО серии 9000 установили единый, признанный в мире подход к договорным
условиям по оценке систем качества и одновременно регламентировали отношения между
производителями и потребителями продукции.
Внедрение стандартов ИСО 9000 на предприятии требует детального изучения, выбора
определенной модели с учетом особенностей конкретного предприятия. Всего разработано 5
стандартов ИСО серии 9000:
- ИСО 9000 «Общее руководство качеством и стандарты по обеспечению качества. Руководящие
указания по выбору и применению»;
- ИСО 9001 «Система качества. Модель для обеспечения качества при проектировании и/или
разработке, монтаже и обслуживании»;
- ИСО 9002 «Система качества. Модель для обеспечения качества при производстве и
монтаже»;
- ИСО 9003 «Системы качества. Модель для обеспечения качества при окончательном контроле
и испытаниях»;
- ИСО 9004 «Общее руководство качеством и элементы системы качества. Руководящие
указания».
Основными целями выпуска стандартов ИСО серии 9000 являлись:
- укрепление взаимопонимания и доверия между поставщиками и потребителями продукции
разных стран мира при заключении контрактов;
- достижение взаимного признания сертификатов на системы качества, выдаваемых
аккредитованными органами по сертификации из разных стран мира на основе использования ими
единых подходов и единых стандартов при проведении сертификационных проверок (аудитов);
- оказание содействия и методологической помощи организациям различных масштабов из
различных сфер деятельности, в создании эффективно функционирующих систем качества [3,4].
Общепризнано, что один из шагов на пути улучшения казахстанского менеджмента – внедрение
системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандарта ИСО 9001:2001.
Сформулированные в них принципы менеджмента и критерии качества, по сути, вобрали в себя
основной опыт международного сообщества по созданию конкурентоспособного бизнеса. Нам
осталось лишь внедрить эти стандарты таким образом, чтобы они эффективно работали на наших
предприятиях.
Система менеджмента качества представляет собой модель менеджмента многочисленных
взаимосвязанных,
взаимодействующих
динамичных
видов
деятельности
(процессов),
осуществляемых организацией. Предназначена она для постоянного улучшения деятельности, а
следовательно, для повышения конкурентоспособности на отечественном и мировом рынках.
А что в первую очередь определяет конкурентоспособность любого предприятия? Конечно, ее
способность производить продукцию или предоставлять услуги, которые не только удовлетворяют
всем требованиям потребителей, но даже и превосходит их ожидания. Отсюда очевидно, что
ключевыми для любой организации являются процессы жизненного цикла продукции (услуги).
Именно за результаты этих процессов (т.е. за продукцию или услуги) платит потребитель. Именно
эти процессы – объект сосредоточения всех знаний, умений, навыков, работы руководства и
199
персонала – основа их материального благосостояния и конкурентоспособности предприятия.
Именно эти процессы формируют, а, следовательно, и определяют качество продукции.
Вот почему в стандарте ИСО 9001 сделан акцент на процессный подход к организации и
управлению работами, главная цель которого – избавиться от разобщенности, неэффективности и
внутренних конфликтов, присущих многим функциональным и иерархическим организациям.
Перенос центра тяжести с функции на процесс интегрирует все действия (операции),
предпринимаемыми организациями для удовлетворения, данного конкурентного потребителя или
данного сегмента рынка. Такое объединение обеспечивает:
- единства управления и освобождает высшее руководство от решения текущих задач, связанных
с оперативным управлением процессами;
- позволяет высшему руководству сосредоточиться на ключевых стратегических направлениях
развития бизнеса;
- постоянные усилия по совершенствованию миссии организации, ее видения, стратегического
плана и бюджета;
- позволяет совершенствовать организационную культуру и, конечно, постоянно искать и
находить новые возможности в виде рынков, инноваций, конкурентных преимуществ.
С одной стороны, все выше сказанное просто подталкивает специалистов по качеству к
системному подходу к проблемам оптимального управления организациями. С другой стороны,
многие руководители поняли или начинают понимать, что разработанная в первой половине
прошлого века методология управления, ориентированная только на финансовые показатели
организации, бесперспективна в новых условиях быстро меняющегося мира и глобальной
конкуренции. Именно поэтому во всем мире наблюдается такой интерес к внедрению системы
менеджмента качества.
Поэтому руководителю при формулировании видения и разработке стратегии развития надо
поставить цели и задачи, спланировать действия, определить критерии оценки выполнения работ для
достижения поставленных целей по каждой из четырех групп показателей и дать ответы на
следующие вопросы:
1. какими мы должны представить перед нашими потребителями, чтобы реализовать свое
видение будущего;
2. какими мы должны представить перед нашими владельцами и акционерами, достигая
желаемых финансовых результатов;
3. в каких бизнес – процессах мы должны достичь совершенства, чтобы удовлетворить наших
потребителей;
4. каким образом мы должны поддержать способность изменяться и совершенствоваться, чтобы
реализовать свое видение будущего?
Такой подход дает руководителям возможность сконцентрировать усилия всех подразделений
организации на выработке стратегий, направленных на достижение долгосрочных результатов. При
этом цели всех четырех групп показателей взаимосвязаны с долгосрочными финансовыми
результатами. Задачи подразделений, команд и сотрудников соответствуют стратегическим задачам
организации.
Для достижения целей надо, чтобы все работники организации действовали как один сложный
организм. Этого можно достичь, существенно улучшив качество менеджмента, основанного на
уважении личности и мотивации, ориентированной на природу человека, знание и информацию.
Следовательно, для успеха дела важно тщательно согласовывать цели организации с
индивидуальными и групповыми целями всех сотрудников. Широкое вовлечение персонала
предполагает, прежде всего, участие в обсуждении возникающих проблем и принятия решений. Это
один из самых сильных мотиваторов, какие вообще известны в природе.
Но внедрение этой версии стандартов – не вершина усилий, а только первые шаги. Чтобы
удержаться на рынке, занять там устойчивую позицию, решать в комплексе свои экономические и
социальные проблемы необходима целенаправленная работа по совершенствованию системы
менеджмента качества. Нужно создать интегрированную систему менеджмента, которая позволила
бы удовлетворить требования не только внешних потребителей, но и других заинтересованных
сторон (работников организации, акционеров, общества в целом). Необходимо изучить специальные
методы измерения анализа и улучшения показателей по выполнению поставленных задач.
Необходимо широко использовать отечественные методические разработки и накопленный
практический опыт в области качества [5,6].
200
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Миронов М.Г. Управление качеством: учебное пособие. М.: Проспект, 2006.-356 с.
2. Ильенков С.Д. Управление качеством: учебное пособие. М.: ЮНИТИ. 2005. – 218 с.
3. ИСО 9001:2000 «Системы менеджмента качества. Требования».115 с.
4. Курмангалиев С. Актуальные проблемы управления качеством // Новости Госстандарта. 2007.
№2. С. 28-29.
5. Никитин В.А. Управление качеством на базе стандартов ИСО 9000:2000 // Серия «Теория и
практика менеджмента». Санкт - Петербург: ПИТЕР. 2002. – 285 с.
6. А. Ержанов. Решение проблем качества// Успех.- 2006. - № 7. - с. 25-29
Соңғы кезде басқару сапасы халықаралық мәселесіне айналды. Жаңа өндіріс – бұл жоғары сапалы өнім өндірісі.
Жалпы қабылдау бойынша, қазақстан менеджментінің жақсаруы - менеджменттік жүйенің сапасын ИСО 9001:2001
талаптарына сәйкес болуы.
Introduction of the system of management of quality in enterprise – the base of competitiveness in world market
The problem of management of qualities the problem of interaction character. The now days the industry – is the industry of
hitch quality goods. It is recognized, than one of the steppes on the way of improvement of Kazakhstan management introduction
system of management of quality, agreeable to the requirement of standard.
ТУЛЕНБАЕВ Ж.С.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО
СОСТАВА СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ
(ТарГУ им.М.Х. Дулати, г.Тараз)
Разработаны составы керамических масс с использованием гранитного отсева Жамбылского щебеночного завода,
тугоплавкой каолинитовой глины Ленгерского месторождения и бентонитовой глины Дарбазинского месторождения
Южно-Казахстанской области, стеклобой – ПО «Вторсырье».Приведены результаты рентгенофазоного анализа и
дифференциально-термического анализа на дериватографе системы F.Paylik Foulik Erdey. Приведена технология получения
керамических плиток трех различных составов. Проведены испытания физико-механических свойств. Сделано заключение
о сфере их применения исходя из полученных характеристик.
На посткризисное развития одного из «локомотивов» промышленного потенциала Республики строительной индустрии будет оказывать существенное влияние два основных фактора : принятие
201
Государственной программы индустриализации страны и вхождение Республики в таможенный
союз. По прогнозам ряда экономических экспертов стоимость экспортируемых строительных
материалов в среднем увеличится более чем на 20%. Поэтому в рамках принятия Государственной
программы индустриализации страны экономически оправдано развитие отечественного
производства строительных материалов. Большой интерес представляют использование отходов
местной промышленности для получения облицовочных материалов. По Жамбылской области в
настоящее время имеются большое количества фосфорных шлаков пригодных для получения
облицовочных стеклокристаллических и керамических материалов [2,3]. Кроме фосфорных шлаков
на Жамбылском щебеночном заводе образовалось около 3 млн.м3 гранитных отсевов, которые лишь
частично используются для отсыпки полотна дорог.
При разработке составов керамических масс применялись гранитные отсевы Жамбылского
щебеночного завода, тугоплавкая каолинитовая глина Ленгерского месторождения и бентонитовая
глина Дарбазинского месторождения Южно-Казахстанской области, стеклобой – ПО «Вторсырье».
Гранитные отсевы представляют собой материал светло-розового цвета с размером гранул
<0,14-5мм.
Рентгенофазовый анализ (РФА) (рис. 1) гранитных отсевов показал, что он состоит из
кварца, калиевого полевого шпата, слюды, роговой обманки, плагиоклаза. Ленгерская глина ЮжноКазахстанской области относится к среднепластичным глинам с числом пластичности 16-18.
минералогический состав (рис.1) представлен в основном каолинитом.
Бентонитовая глина Дарбазинского месторождения Южно-Казахстанской области (рис.2)
представлена в основном монтмориллонитом. Число пластичности глины 38-45. На
рис.3.
представлены термограммы Ленгерской и Дарбазинской глины.
202
Рис.1
Рис.2
203
Рис.3.
Стеклобой представлен отходами тарного и оконного стекла.По данным РФА стеклобой
рентгеноаморфен.
Химический состав сырьевых материалов представлен в табл.1.
Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили на дифрактометре ДРОН-2 с использованием CuK2
излучения. Дифференциально-термический анализ на дериватографе системы F.Paylik Foulik Erdey.
Физико-механические свойства определяли по следующим методикам:
 Сопротивление истиранию согласно ГОСТ 6787-80
 Водопоглащение и морозостойкость по ГОСТ 7025-78
 Пластичность глин по 21216.1-81
 Прочность на изгиб по ГОСТ 8462-85
Таблица 1
Химический состав сырьевых материалов
Наименование
материалов
Гранитные
отсевы
Ленгерская
глина
Дарбазинская
глина
Стеклобой
Состав, масс.%
CaO
MgO
Na2O
2,80
0,72
4,18
K2O
4,12
SO3
-
п.п.п
2,20
4,16
0,52
1,59
1,40
1,16
-
12,1
16,06
6,43
1,27
2,23
2,41
1,2
1,3
8,7
3,1
0,14
8,0
2,1
15,0
0,1
0,2
-
SiO2
69,5
Al2O3
13,2
Fe2O3
2,61
58,29
20,76
60,51
71,4
Нефритованную глазурь готовили путем совместного помола стеклобоя, гранитных отсевов,
глины, клея КМЦ, триполифосфата натрия в шаровой мельнице до прохождения через сито № 0063
мм. Подготовленную смесь наносили с помощью пистолета-распылителя на высушенные плитки.
Предварительно исследовали керамические характеристики гранитных отсевов которые
приведены в табл. 2.
Таблица 2
Керамические характеристики гранитных отсевов
Воздушная усадка, %
Огневая усадка, %
Прочность на изгиб,
МПа
10000С – I час
1,5
0
1050 С – I час
5,6
11000С – I час
18,1
Водопоглащение, %
0
0
25,3
0
3
0
5
18,3
3,9
Из табл. 3 видно, что гранитные отсевы способны сильно спекаться без какой-либо пористости
однако из-за неудовлетворительных формовочных свойств получить плитки размером 150х150 мм не
удалось.
При разработке составов керамических масс для исследований нами было выбрано три состава.
В табл.3 приведены керамические характеристики составов.
Таблица 3
Керамические характеристики составов
№
состава
Воздушная
усадка, %
Огневая
усадка,
%
Прочность
на изгиб,
МПа
204
Водопоглащение, %
Морозостойкость,
циклы
1
2
3
1,5
2,0
2,5
1,0
1,0
1,0
1
2
3
1,5
2,0
2,5
1,3
1,5
1,8
1
2
3
1,5
2,0
2,5
1,5
1,8
2,1
1
2
3
1,5
2,0
2,5
1,7
2,0
2,4
9000С – 30 мин.
12,4
15,8
16,9
9500С – 30 мин.
16,1
17,0
18,1
10000С – 30 мин.
18,8
19,2
20,0
10500С – 30 мин
20,1
21,4
25,2
16,2
15,8
15,3
15
15
15
15,8
15,2
14,4
20
20
20
14,0
13,4
9,8
20
20
30
8,5
7,9
3,9
40
45
50
Как показывают данные табл.3 все керамические массы хорошо спекаются цвет плиток темнокрасный. Следует отметить, что после сушки все отсевы плиток не имели трещин и деформаций. Для
улучшения внешнего вида фасадных плиток составы №1 и №2 покрывали нефритованной глазурью
состава, масс.%: стеклобой – 55, гранитные отсевы – 35, каолин – 10, клей КМЦ – 0,2 приполифосфат
натрия – 0,2, глина бентонитовая Дарбазинского месторождения – 5. Обжиг плиток при 10500С и
выдержке 30 минут показал, что глазурь хорошо растекается, без наколов. Поверхность плиток не
имеет трещин и посечек, что свидетельствует о соответствии температурного коэффициента
линейного расширения подложки и глазури.
Составы №1 и №2 отвечает требованиям ГОСТ 13996-84 предъявляемым к фасадным плиткам, а
состав №3 требованиям ГОСТ 6787-80 предъявляемых для плиток полов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сулейменов С.Т., Вернер В.Ф., Орлова Г.В., Абдувалиев Т.А. Электрические фосфорные
шлаки – сырье для получения стеклокристаллических материалов. – Алма-Ата. Наука, 1996. –
211с.
2. Дель В.Я., Султангазиев У.Б., Мауленов Б.К., Сугурбеков К.Т. Использование местных
сырьевых материалов для получения керамических облицовочных плиток. Сб.трудов
Ташкент ин-та инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства. Ташкент, 1987 с.
42-46.
3. А.С. 1286570 МКИ3 С 04 В 33/00 Керамическая масса для изготовления облицовочных плиток
со скоростным режимом обжига/ А.Л. Резник, Л.В. Комолаева, В.П.Курлович, Л.Л.Евченко
(СССР) № 3914524/29-33 Заявлено 29.04.85 Опубл. 30.01.87 Бюл.№4
4. А.С. 1458350 МКИ3 С 04 В 33/00. Керамическая масса для изготовления облицовочной
плитки (М.И.Рыщенко, Л.А. Белостоцкая, Г.Б. Обухова (СССР) № 4228432/31-33. Заявлено
13.04.87. Опубл. 15.10.86 Бюл.№6
5. А.С. 1265176 МКИ3 С 04 В 33/00 Керамическая масса для изготовления искусственного
гранитного материала/ В.И.Верещагин, Е.П.Цимбалюк (СССР) №3719294/29-33. Заявлено
13.01.84. Опубл.23.10.86 Бюл. №39
6. Туленбаев Ж.С. Разработка составов керамических масс строительной керамики на основе
техногенного сырья. Вестник ТарГУ им.М.Х.Дулати – Тараз. 2010. 32-36с.
Жамбыл ұсақ тасты зауытының гранитті елеуін, Оңтүстік Қазақстан облысының Леңгер кенорнының баяу балқитын
каолинитті сазбалшығын және Дарбаза кенорнының бентонитті сазбалшығын, «Вторсырье» ӨБ-нің шынытасын қолдана
отырып керамикалық қоспалардың құрамы жасалған. Рентгенофазалық талдаудың және дериватографта F.Paylik Foulik
Erdey жүйесінің дифференциалды-термиялық талдауының нәтижелері көрсетілген. Керамикалық тақталарды үш түрлі
құрамда алудың технологиясы көрсетілген. Физико-механикалық қасиеттегі сынақтар келтірілген. Алынған сипаттамалар
бойынша оларды қолданудың саласы жайлы қорытынды жасалған.
205
There are developed compositions of ceramic mass with appliance of Zhambul rubble factory's granitic chaff,
refractory kaolinite clay of Lenger deposit and bentonitic clay of Darbazy deposit of Southern Kazakhsran region, waste glass - PA
"Vtorsirye". The results of radiograph-phasic analysis and differential-thermal analysis on derivatographh of F. Paylik Foulik Erdey
system are given. Technology of acquisition of ceramic tiles of three different compositions is given. Checkout of physicalmechanical properties was run. Conclusion about their scope proceeding from derived charasteristics was made.
206
А.У. АХМЕДЬЯНОВ
ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДА ОЦЕНИВАНИЯ СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ
(Евразийский национальный университет им .Л.Н.Гумилева, г.Астана)
Разработан оптимизационный метод оценивания среднего времени восстановления
ремонтопригодности (одно из свойств качества) одноковшовых экскаваторов.
Анализ методов моментов, поинтервальной группировки и метода, основанного на наличии
априорной информации о виде закона распределения для малых выборок статистического
вариационного ряда показал различную точность оценки выходных параметров качества.
Для квалиметрической оценки одноковшовых экскаваторов в большей мере подходит третий
метод, который имеет ряд преимуществ: кроме повышения точности оценок параметров, позволяет
получить наилучшее приближение среднего времени восстановления к математическому ожиданию
для генеральной совокупности.
Ремонтопригодность (одно из свойств качества) технических систем оценивается по
стандартизованной номенклатуре показателей качества. Одним из основных, определяющих ее
показателей, является время восстановления, представляющая собой непрерывную случайную
величину с определенной функцией плотности распределения (в общем случае неизвестной).
Оценка параметров теоретических кривых распределения времени восстановления, как правило,
производится по методу моментов (1).
Первый начальный момент - математическое ожидание:
N
в=
1
∑ ti
N
(1)
i=1
Второй центральный момент - дисперсия:
N
S2 =
1
∑ ( ti –
 1
в)
2
(2)
i=1
где: ti - случайное значение времени;
N - объем выборки;
Оценка в, определяемая по формуле (1), является состоятельной, несмещенной и эффективной
для больших выборок, для малых выборок она дает малую точность и снижает свойство оценки эффективность.
Выборка считается малой, если ее информация недостаточна для получения заданной точности и
достоверности. Обозначив через ∆t - точность, β - достоверность получим, что β есть вероятность
того, что оценка в находится в интервале ∆t.
Величина доверительного интервала ∆t для малых выборок оценивается на основании t статистики :
где: S
t=( ti в=
в)/S
(3)
в
S / √N
∆ t = tβ · S
(4)
в
207
где: tβ - критическое значение t- критерия при достоверности β.
Из предположения, что величина t подчиняется распределению Стьюдента, достоверность β
определяется по формуле:

β=2

[{Г(к+1)/2}/√к·λ ·Г(к/2)] ·(1+t2/2)-(к+1)/2
(5)
0
где: k = N – 1
Попытка получить меньшее значение ∆t при фиксированной выборке приводит к снижению ß.
Метод поинтервальной группировки (2), приводит к уменьшению информации, извлекаемой из
выборки. Если группировка возможна и обеспечивается заданная точность и достоверность - то
выборка избыточна, в противном случае - недостаточна.
Статистические данные о ремонтопригодности экскаваторов имеют весьма специфический
характер. Тенденция к группировке времени восстановления около каких-то фиксированных
значений носит весьма устойчивый характер, что в ряде случаев не позволяет произвести
интервальную группировку данных даже при значительных объемах выборки. Кроме того, задаваясь
априори необходимой точностью оценки среднего времени восстановления, в пределах +2 часа,
получаем значения N, недостижимое для большинства элементов экскаваторов даже при многолетних
наблюдениях.
Исходя из вышеизложенного, при исследовании ремонтопригодности, необходимо рассмотреть
и другие подходы к оценке параметров.
Оценку математического ожидания (среднего времени восстановления) рекомендуется
проводить не по формуле (1), а согласно выражения:
â
*=

t·f(t)·dt
(6)
à
где: f(t) - функция плотности распределения времени;
а - нижняя граница ti;
в - верхняя граница ti.
При больших N величина * весьма близка к , определенной по формуле (1), но при малых
выборках отклоняется от истинного значения.
Если случайная величина имеет определенную функцию плотности
распределения f(t), то значение * определяется по формуле:
m
*≈ ∑ tj Pj*
(7)
j=1
где: tj - центры интервалов группировки.
Главный вопрос в этом случае - нахождение неизвестной функции плотности f(t) и
соответствующих величин Pj*. Вид функции распределения в нашем случае почти определен. Это
распределение, обладающее положительной ассиметрией со значительной величиной эксцесса. Для
описания подавляющего большинства рядов времени восстановления может быть использовано
Гамма-распределение, достаточно точно аппроксимирующее эмпирические частности.
Неизвестной остается оценка f*(t) плотности распределения f(t). Не имея возможности оценить
f*(t) по малому числу наблюдений, используя традиционный подход, можно воспользоваться
методом, основанным на наличии априорной информации о виде закона распределения (3).
Согласно этой методике, полная оценка плотности распределения, обеспечивающая извлечение
максимальное количества информации на исходных данных имеет вид:
n
f *( t )=αоm /в-а + 3(1 – αоm)/ √2λ ·ρ m ∙N∙∑ exp[- 4,5/ρ2 m · (t - ti)2 ]
208
(8)
i=1
где: αоmи ρ m = ρ`m∙(в - а) – параметры обеспечивающие наилучшую
оценку f *( t ) при каждом N.
Оптимальные значения параметров αоm и ρ`m для данного N и определенного закона
распределения находится по алгоритму, использующему метод статистического моделировании.
Выводы
1. Предложенная методика 3 имеет ряд преимуществ перед классическим подходом при
обработке малых выборок.
2. Кроме повышения точности оценок параметров, априорная информация о виде закона
распределения, позволяет получить наилучшее приближение среднего времени восстановления к
математическому ожиданию для генеральной совокупности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Статистические методы обработки эмпирических данных. ВНИИНМАШ. стандартов, 2006. - 232 с.
М.: Изд-во
Экскаваторлардың жөндеуге жарамдылықты орнана келтірудің орта уақытын бағалау-дың әдісін тиімділеу
Біршөмішті экскаваторлардың жөндеуге жарамдылықты орнана келтірудің (сапасының сипаттамасының бірі) орта
уақытын бағалаудың тиімді әдісі жасалды.
Моменттер әдісін, интервалды топтамаларды және статистикалық вариациондық қатардың аз таңдаулар үшін бөлу
заңы туралы алдын-ала белгіленген ақпараттың болуына негізделген әдістің талдауы сапаның шығыс параметрлерін
бағалаудың түрлі туралығын көрсетті.
Біршөмішті экскаваторларды квалиметриялық бағалау үшін, көбінесе келесі артықшылықтары бар: параметрлерді
бағалау туралығының жоғарылауынан басқа, басты жиынтық үшін орта қайта орнана келтіру уақытын математикалық
күтілген уақытқа өте жоғары жақындатуға мүмкіндік беретін үшінші әдіс сәйкес келеді.
Optimization of estimation method of mean time restoration of excavators’ maintainability
Akhmedyanov A.
The optimization method of estimation of mean time restoration of single-bucket excavators’ maintainability is developed.
The analysis of method of moments, interval grouping and a priori information on type of distribution law for small samples of
stationary variation series revealed different precision of estimate of qualitative output parameters.
The third method is more appropriate for quality estimation of single-bucket excavators and has some advantages: rise in
precision of parameters’ estimation, the best approach of mean time restoration to average of distribution for universal set.
209
Ж. М. РАМАЗАНОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МДО ПОКРЫТИЙ
НА СПЛАВАХ АЛЮМИНИЯ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева)
Исследована коррозионная стойкость оксидных покрытий полученных в разных растворах электролитов методом
микродугового оксидирования на разных сплавах алюминия. Разработаны композиционные оксид -фторопластовые
покрытия с высокими защитными свойствами.
Введение
Алюминий и его сплавы по масштабам производства и применения в промышленности
занимают одно из первых мест. Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов зависит как от
количества примесей или специально введенных в сплав добавок, так и от качества покрывающей
его защитной пленки. Естественную оксидную пленку алюминия не считают достаточной для защиты
основного металла (сплава) от коррозии, эту пленку искусственно утолщают и уплотняют в
зависимости от требований, предъявляемых к изделиям [1].
В последнее время для получения защитных оксидных покрытий на алюминии и его сплавах
широко используется метод, основанный на использовании явления анодного искрового разряда анодно-искровой электролиз, известный также как микродуговое оксидирование (МДО).
Микродуговое оксидирование это электрохимический процесс, который протекает при высокой
напряженности электрического поля и сопровождается образованием микроплазмы и микрообластей
с высоким давлением за счет образующихся газов, что приводит к протеканию высокотемпературных
химических превращений, и транспорту вещества в дуге [2].
Целью данной работы являлось формирование оксидных покрытий методом микродугового
оксидирования на разных сплавах алюминия в разных растворах электролитов с целью определения
возможности использования данных покрытий в качестве защитных.
Методика эксперимента
Формирование оксидных покрытий производили на прямоугольных образцах (25х50 мм) из
сплавов алюминия: Д16, АМГ6, экспериментальных сплавов №1 (Al-Si), №2 (Al-Si-Ni), №3 (Al-Si-Mg) и
литейного алюминиевого сплава АК-7 изготовленного под давлением в земляную форму.
Алюминиевые образцы обрабатывали в растворах двух электролитов: 1-ый (щелочной)
содержал фосфаты, фториды щелочных металлов, а также борсодержащие соединения; 2-ой
(силикатный) содержал силикат натрия, гидроокись калия. Электролиты готовили на
дистиллированной воде из реактивов марки "ч.д.а", "х.ч".
210
Оксидные покрытия наносили в импульсном режиме при длительности анодных импульсов тока
250 мкс, плотности анодного тока в импульсе 348 А/дм2, частоте 50 Гц, поляризующем напряжении
300 В, время нанесения покрытий 10-20 мин.
Оксид - фторопластовые покрытия получали двумя способами: 1) погружением подогретых до
температуры 30-400С образцов с оксидным покрытием в раствор фторопласта Ф-32 и последующей
сушкой в сушильном шкафу при температуре 180-2000С в течение 10-15 минут. 2) Методом
электростатического напыления фторопласта марки Ф-2МА на образцы с оксидным покрытием.
Для оценки коррозионных свойств полученных покрытий по ГОСТ 9.302-88 и 9.031-74 "Единая
система защиты от коррозии и старения" были использованы методы, основанные на разрушении
оксидных покрытий под действием испытательных растворов. В одном случае при проведении
контроля защитных свойств оксидных покрытий, на поверхность образца наносили 2-4 капли
раствора, выдерживали в течение времени, 1-50 минут, и наблюдали за изменением цвета капли. В
другом случае образцы с покрытием периодически погружались в испытательный раствор при
температуре от 20 до 25 0С, по циклу: 10 мин в растворе, 50 мин на воздухе. Продолжительность
испытаний устанавливали в зависимости от толщины полученных оксидных покрытий. В качестве
испытательных растворов применялись: 1) кислота соляная-250 см3/дм3 (плотностью 1,19 г/см3),
калий двухромовокислый-30 г/дм3; 2) раствор хлористого натрия 5%, хлорной меди-0,3г, доведенный
до рН=3,3-3,5 уксусной кислотой. Критериями разрушения оксидных покрытий согласно ГОСТ
считалось: 1) появление очагов коррозии на поверхности покрытия, изменение цвета капли
испытательного раствора; 2) появление очагов коррозии и контактное выделение меди на
поверхности покрытия.
Испытания полученных оксидных покрытий на воздействие влаги проводились в соответствии с
методикой ускоренных испытаний на сохраняемость покрытия по ГОСТ В 20,57, 304-76, ГОСТ РВ
20,57,304-88. Условия испытаний имитировали воздействие влажности в течение 11,5 лет, из них 1
год хранения на открытой площадке или под навесом и 10,5 лет хранения в условиях отапливаемого
хранилища.
Коррозионные испытания композиционного оксид - фторопластого покрытия с фторопластом Ф2МА проводились в насыщенном растворе гексафторофосфата лития в безводном фтористом
водороде при комнатной температуре. Выдержка образцов с покрытием в агрессивной среде
составляла 47 суток. Контроль, за состоянием образцов с покрытием, осуществлялся визуальным
осмотром и взвешиванием.
Для определения значения толщины полученных оксидных покрытий применялся вихревой
толщиномер ВТ-10НЦ.
Общую пористость покрытия находили по данным анализа микрофотографий исследуемых
образцов, полученных на растровом электронном микроскопе ISM – 84 по методике С.А. Салтыкова
[3], пользуясь методами планиметрии, секущих и точек, как отношение площади изображения пор
Fп к общей площади участка наблюдения F: П=Fп/F100 % [4]. Абсолютная погрешность измерения
диаметра пор составляет  0.01мкм. Относительная погрешность методики измерения пористости 5
%.
Обсуждение результатов
Коррозионная стойкость оксидного покрытия определяется химической инертностью самого
покрытия, его равномерностью и сквозной пористостью. Как известно, при прохождение
электрического тока через границу раздела электрод-раствор, на поверхности металла возникают
локальные микроплазменные разряды. Под их воздействием происходит формирование и
изменение структуры образованной оксидной пленки. И, как правило, в местах искрения на
поверхности образуются поры. В результате сформированные оксидные покрытия обладают
211
различной пористостью, которая зависит от режимов формирования и состава электролита [5]. На
рис.1. в качестве примера представлены микрофотографии образцов с оксидными покрытиям
полученными при одинаковых условиях МДО в щелочном и силикатном электролитах на сплаве №3.
Аналогичные микрофотографии получены и для сплавов 1 и 2. Как видно из рисунка покрытия,
сформированные в щелочном электролите, имеют более развитую пористую поверхность, а
покрытия, сформированные в силикатном электролите более равномерные менее пористые, это
говорит о том, что коррозионные свойства покрытий полученных в силикатном электролите должны
быть лучше. Значения пористости данных покрытий приведены в таблице 1.
Таблица 1
Зависимость пористости оксидных покрытий (%) от времени микродугового оксидирования
Время, мин
Сплав 1
Сплав 2
Сплав 3
Щелочной электролит 1
10
15
20
12.2
12.1
4.1
6
3.1
2
8
4.77
1.39
Силикатный электролит 2
10
15
20
2.8
4.2
2.4
1.4
1.6
0.7
1.27
0.73
0.48
Как видно из рисунка 1. и таблицы. 1, время микродуговой обработки также оказывает влияние
на пористость оксидного покрытия. Характер изменения пористости покрытий сформированных в
щелочном и силикатном электролите аналогичный.
а)
б)
в)
212
г)
д)
е)
Рис.1. Микрофотографии алюминиевых образцов с оксидным покрытием (1000),
полученных в щелочном (а-в) и силикатном (г-е) электролитах при различном времени
микродугового процесса.
а) 10 минут, б) 15 минут, в) 20 минут, г) 10 минут, д) 15 минут, е) 20 минут.
При обработке образцов в течение 10 мин. в щелочном электролите оксидное покрытие имеет много
крупных пор неправильной формы (рис.1 а) диаметром d10 мкм, толщина покрытия составляет 14
мкм. Внутри крупных пор располагаются мелкие поры диаметром от 3 до 1 мкм. значение общей
пористости покрытия например для сплава №3 составляет 8%. Для покрытия, сформированного в
силикатном электролите на этом же сплаве, общая пористость составляет 1,27%, толщина покрытия
17 мкм Увеличение времени процесса до 15 мин. приводит к уменьшению общего количества пор на
поверхности образца, что приводит к уменьшению значения общей пористости покрытия (табл.1) и
увеличению толщины покрытия в щелочном электролите до 17 мкм, в силикатном до 19 мкм. При
увеличении времени процесса до 20 мин. количество пор и их размеры уменьшаются (рис.1.в, г),
толщина покрытия растет до 18 мкм в щелочном электролите, до 20 мкм в силикатном электролите.
Форма пор покрытия полученного в щелочном электролите из "змеевидных" изменяется в округлые
(рис.1 в). Большинство пор "заращивается", так как осаждение оксидов покрытия происходит также
на стенках внутри больших пор (рис.1.). Общая пористость покрытия снижается. Таким образом, на
основании полученных данных можно выбрать время микродуговой обработки для получения
покрытия необходимой пористости и толщины. В нашем случае для получения защитных покрытий,
мы выбрали время обработки 20 минут, так как при формировании покрытия в течение этого
времени оно имеет наименьшую пористость (рис.1, табл.1) и наибольшую толщину.
Коррозионные испытания по ГОСТ 9.302-88 и 9.031-74 проводили на образцах с оксидным
покрытием выполненных из сплавов Д-16, АМГ6, экспериментальных сплавов 1, 2, 3. Проведенные
коррозионные испытания показали, что на образцах с покрытием из экспериментальных сплавов
полученных в щелочном электролите происходит изменение цвета капли испытательного раствора и
на поверхности покрытия выделяется контактная медь в местах расположения пор (табл.2), что
говорит о плохих защитных свойствах покрытия. Как описывалось, выше данные покрытия обладают
наибольшей пористостью, испытательные растворы через поры проникают к подложке материала и
коррозионное воздействие начинается на дне поры, в результате чего изменяется цвет капли
испытательного раствора и выделяется контактная медь. Оксидные покрытия полученные на сплавах
Д-16 и АМГ6, а также на экспериментальных сплавах в силикатном электролите имеют хорошие
защитные свойства.
Для повышения защитной способности полученных покрытий и уменьшения пористости,
образцы с оксидным покрытием, полученным в щелочном электролите на экспериментальных
сплавах 1,2,3, уплотняли в растворе фторопласта Ф-32.
Таблица 2
Результаты коррозионных испытаний методом капли в испытательном растворе: кислота соляная250 см3/дм3 (плотностью 1,19 г/см3), калий двухромовокислый-30 г/дм3
Вид обработки
сплава
Сплав
Д-16
Образцы, обработанные в
щелочном электролите 1
Цвет капли не
Покрытия
213
Образцы, обработанные в
силикатном электролите 2
изменяется.
коррозионностойкие.
МДО
АМГ6
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
Сплав 1
Цвет капли изменяется, защитные
свойства не удовлетворительные
Цвет капли не изменяется.
Покрытия коррозионностойкие.
Сплав 2
Цвет капли изменяется, защитные
свойства не удовлетворительные
Цвет капли не изменяется.
Покрытия коррозионностойкие.
Сплав 3
Цвет капли изменяется, защитные
свойства не удовлетворительные
Цвет капли не изменяется.
Покрытия коррозионностойкие.
Сплав 1 (1слой Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
МДО с
Сплав 2 (1слой Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
обработкой
Сплав 3 (1слой Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
фторопластом
Сплав 1 (3слоя Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
Сплав 2 (3слоя Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
Сплав 3 (3слоя Ф-32)
Цвет капли не
Покрытия
изменяется.
коррозионно-стойкие.
В одном случае на оксидное покрытие наносили один слой фторопласта (0,5 мкм) в другом 3
слоя (1 мкм). Полученные таким образом оксид-фторопластовые покрытия испытывали в тех же
условиях (табл.2). Как видно из таблицы коррозионные свойства покрытий значительно улучшились.
При контроле защитных свойств оксидных покрытий методом погружения в испытательном
растворе (хлористого натрия 5%, хлорной меди-0,3г, доведенного до рН=3,3-3,5 уксусной кислотой)
было установлено, что на образцах выполненных из сплавов Д-16 и АМГ6 никаких изменений на
поверхности не наблюдается, а на образцах выполненных из экспериментальных сплавов 1,2,3
площадь, занятая коррозионными очагами превышает, величину установленную ГОСТом (0,1%) и
составляет от 1 до 29%. Таким образом, видно, что на защитные свойства полученных покрытий
оказывает влияние и природа подложки, т.е. состав сплава.
Параллельно с испытаниями под действием растворов разрушающих оксидное покрытие
проводились испытания на воздействие влаги по ГОСТ В 20.57.304-76 и ГОСТ РВ 20.57.304-88.
Результаты ускоренных испытаний на воздействие влажности показали, что на алюминиевых
образцах с оксидным покрытием из сплавов Д-16 и АМГ6 коррозия не обнаружена, а на некоторых
образцах из литейных сплавов АК-7 после испытаний обнаружена точечная коррозия. Такие
результаты объясняются наличием пор и раковин на образцах из литейных сплавов, которые
ухудшают коррозионную стойкость покрытий. Т.е. еще раз подтверждаются данные о том, что
материал подложки и качество литья оказывают немаловажную роль на коррозионную стойкость
полученного покрытия.
Как отмечалось ранее, сформированные оксидные покрытия обладают различной пористостью.
С одной стороны увеличение пористости приводит к ухудшению коррозионных свойств покрытия
(табл.1,2), с другой стороны, в поры покрытия можно вводить различные материалы, придавая
покрытию определенные качества. Например, при напылении фторопласта на оксидные покрытия
можно получать композиционные оксид - фторопластовые покрытия с высокими защитными и
антипригарными свойствами. Оксидные покрытия, полученные методом МДО, выступают в данном
случае в качестве подложки для увеличения адгезионной прочности композиционных покрытий.
Оксидные материалы, как правило, обладают невысокой устойчивостью во фторсодержащих
средах, в связи с тем, что химическая связь металл-фтор прочнее, чем металл-оксид. В связи с этим,
214
при конструировании композиционных покрытий основывались на следующих положениях:
адгезионная прочность материалов определяется свойствами основного металла и подслоев, а
коррозионные свойства определяются свойствами внешнего фторопластового покрытия (Ф-2МА),
нанесенного методом электростатического напыления. Проведенные коррозионные испытания
композиционных покрытий в насыщенном растворе гексафторофосфата лития в безводном
фтористом водороде при комнатной температуре показали, что по мере нахождения образцов в
агрессивной среде происходит увеличение их массы. Причина увеличения массы заключается в том,
что среда, попадая во внешние слои покрытия, приводит к набуханию поверхностного слоя
фторопласта. Микродефекты затягиваются, что затрудняет дальнейшее проникновение среды к
основанию металла.
С увеличением времени экспозиции рост массы замедляется, скорость изменения массы
становится практически одинаковой для всех образцов.
Выдержка в реакционной среде образцов с композиционным покрытием в течение 47 суток не
приводила к отслоению покрытий.
В ходе выполнения работ было выявлено, что при проникновении фторсодержащей среды к
подслою поверхность образцов изменяет свою окраску на матовый белый цвет (обесцвечивается).
Это связано со следующим. Композиционные покрытия состоят из оксидного подслоя, на который
нанесены фторопластовые слои. Оксидный подслой, представляет собой пористый слой аморфного
оксида
алюминия
с
включением
различных
кристаллических
модификаций.
По
данным
рентгенофазового анализа [6], это смесь низкотемпературного -Al2O3. и высокотемпературных форм
-, - Al2O3. Тонкие покрытия фторопласта не обеспечивают защитные функции, фторсодержащая
среда взаимодействует с окисями и гидроокисями с образованием фторидов. На изначально матовосерой поверхности образуются матово-белые нерастворимые осадки фторидов под фторопластовым
слоем по реакции:
Al2O3+6HF2 AlF3+3H2O
Данный эффект может быть использован в качестве индикатора на проникновение
фторсодержащей среды.
Выводы
1. Разработаны оксидные покрытия, обладающие хорошими защитными свойствами в условиях
атмосферной коррозии и композиционные оксид - фторопластовые покрытия, обладающие
высокой коррозионной стойкостью во фторсодержащих средах.
2. Выяснено, что на защитные свойства покрытий оказывают влияние условия микроплазменной
обработки (состав электролита, время обработки на пористость покрытия) и состав
обрабатываемого сплава.
3. Показано, что для улучшения защитных свойств оксидных покрытий в поры покрытия можно
вводить фторопласт. Введение в поры фторопласта приводят к связыванию твердых соединений во
внешнем слое оксидного покрытия, заполнению фторопластом сквозных пор и увеличению
защитных свойств оксидного покрытия.
4. Выявлено, что защитные коррозионные свойства композиционных покрытий определяются
свойствами внешних фторопластовых слоев. В процессе нахождения в коррозионной среде
фторопластовые слои набухают, что приводит к закрытию внешних пор в оксидном подслое и
215
формированию более гладкой поверхности образцов. В результате этого затрудняется
проникновение агрессивной среды к основанию металлической подложки.
5. Фторопластовые покрытия, нанесенные на оксидный подслой, обладают высокой адгезионной
прочностью химико-термического взаимодействия. Отслоения покрытия от подложки в результате
экспозиции образцов в агрессивной среде в течение 47 суточных испытаний не выявлено.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974.- 560 с.
2.
Рамазанова Ж. М. Физико-химические закономерности образования слоистых
оксидных материалов. //Диссерт. канд. хим. наук. – Томск, 1997. - 156 с.
3.
Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970.- 375 с.
4.
Плаченов Т. Г., Колосенцев С. Д. Порометрия. Л.: Химия, 1988. - 176 с.
5.
Будницкая Ю. Ю., Мамаев А. И., Мамаева В. А., Выборнова С. Н.. Исследование
влияния режимов формирования анодно-оксидных покрытий на их пористость.// Перспективные
материалы 2002. №3.- С.48-55.
6.
Черненко В.И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым
электролизом. Л.: Химия, 1991.- 128 с.
Алюминий балқымаларындағы МДО қабаттарының коррозиялық тұрақтылығын зерттеу
Ж. М. Рамазанова
Алюминидің балқымаларында микродоғалық оксидтендіру әдісімен электролиттердің түрлі ерітінділерінен алынған
оксидті қабаттардың коррозиялық тұрақтылығы зерттелді. Жоғарғы қорғаушы құрамы бар композициялық
оксидфторопластты қабаттар өңделді.
Investigation of resistance to corrosion of МАО coating on aluminium alloys
Zh. M. Ramazanova
Corrosion resistance of oxide coatings obtained in different electrolyte solutions by microarc oxidation on various aluminium
alloys was investigated. Composite oxide - fluoride coatings with high corrosion proofing protection properties was developed.
216
Г.Т. Утешева
Қаланы көгалдандыру және оның классификациясы
(Л.Н. Гумилев атындағы еуразиялық ұлттық университет)
Бүгінгі ғылым мен техниканың жоғары дәрежеде дамып,
адамзатқа келтіріп жатқан пайдасымен қоса зиянының бар
екендігіне де ешкім шүбә келтіре алмайды. Аспанмен астаса
салынып жатқан зәулім үйлер, биік ғимараттар, түтіні
будақтаған
зауыт-фабрикалар,
толассыз
ағылып
жатқан
автокөліктер т.б. адам өміріне үлкен қауіп тудыруда.
Осындай проблеманың алдын алу үшін қалаларды,
далаларды көгалдандырып, ағаштарды молынан егу кезек
күттірмейтін іс. Осындай ауқымды проблемаларды шешу
жолында дизайнның атқаратын маңызы зор. Тақырыбымызға
арқау болып отырған көгалдандыру жолында дизайнның қандай
орын алатындығын ашып көрсетпекпіз.
Қаланы көгалдандырудың үлгісін жасау үшін алдымен оның
перспективалық функцияларын анықтап алу қажет , яғни,
салынған және жоспарланған тұрғын үйлердің орналасуы;
қоғамдық, әкімшілік және оқу ғимараттарының жер учаскелері;
өндірістік,
қоймалар
және
коммуналдық
территориялар;
тұрғындардың көптеп жиналатын орындар ы (стадиондар,
алаңдар т.б.).
Сонымен қатар сыртқы транспорт (теміржол, автомобиль,
су, әуе т.б., магистральдар, вокзалдар, әуежайлар, кемежайлар)
жөніндегі, қаланы сумен, электр жарығымен, газбен, жылумен
және канализациялық құрылғылармен қамтамасыз етіп отырған
және инженерлік жүйелер жайында мәліметтерд і де анықтап алу
керек.
Бұдан басқа, қала тұрғындарының қазіргі саны мен
болашақтағы қанша тұрғын болатындығын анықтап, тұрғын
үйлер орналасқан аудандардағы үйлердің неше қабаттан
тұратындығы, тығыздығы, ол жерлерде орналасқан емдеу
орындары, балалар мекемелері, сондай-ақ спорттық ғимараттар,
өндірістік кәсіпорындар, жекелеген аудандар мен қалалардың
аймақтық баланс (жолдардың, ғимараттардың жалпы көлемдік
үлес салмағы) сипаты анықталады.
Жоғарыда көрсетілген мәліметтердің бәрі де жобалау
жоспарының қаланы көгалдандыру жүйесін құратын шығыс
құжаттарының материалдарында болады. Қаланы көгалдандыру
217
жүйесін құру үшін түсініктеме хат пен жобалау жоспарының
көшірмесі қажет.
Кейде қаланы көгалдандыру жүйесі оның жобалау
жоспарымен бір мезгілде немесе одан бұрыныр ақ та жасалады.
Ондай кезде қала орын тепкен ауданның жоспарын, қаланың
1:10000; 1:25000 немесе 1:50000 (ірі қалалар үшін) масштабы
келтірілген рельефін, су
қоймаларын, өсімдіктер өскен
аумақтарды, жолдарды және барлық құрылыстың түрі болуы
керек.
Қаланы көгалдандыру жүйесін жасау мен қаланың жобалау
жоспарын бір мезгілде жасау.
Қалалық гүл бақтар
Қаладағы көгалданған жерлердің көп тараған түрінің бірі –
қалалық гүл бақтары. Гүл бақтар екі категорияға бөлінеді: оның
бірі – алаңдағы гүл бақтар, екіншісі – көшелердегі гүл бақтары.
Алаңдарда өсірілген гүл бағы алаңның барлық аумағын алып
жатады немесе тек белгіленген бір учаскесін ғана алуы мүмкін.
Немесе алаңның бір аумағын алып, бірнеше учаскелерге бөлінуі
мүмкін. Ал көшедегі гүл бақтары үйлердің ортасында немесе
белгілі бір ғимараттың алдында өсірілуі мүмкін. Гүл
бақтарының аумағы ол орналасқан учаскенің құрылыс
жүргізілмеген аумағына, транспорттық қозғалыс және жаяу
жүргіншілер бағытынан аулақ жерлерге, тұрғын үйлер мен
қоғамдық ғимараттарға байланысты.
Алаңдағы, вокзал маңындағы, сондай -ақ жекелеген ірі
қоғамдық ғимараттар (театрлар, мұражайлар) маңындағы гүл
бақтары адамдардың қысқа мерзімді демалатын орны болып
саналады.
Ал алаңдағы гүл бақтары адамдардың неғұрлым ұзағырақ
демалатын, балалардың ойнайтын, жастардың қыдыратын,
әсіресе мектепке дейінгі балалардың ойнау орны болғандықтан,
соған ыңғайластырылып салынады.
Жеке ғимараттар жанындағы гүл бақтарының өзінің
атқаратын жеке-жеке міндеттері бар. Мысалы, кинотеатрлар
алдындағы гүл бақтары адамдардың сеанс басталғанға дейінгі
күтіп отыратын фойенің орнын басады.
Көшелердегі
және
алаңдардағы
гүл
бақтары
тек
архитектуралық-декоративтік мақсатта салынған болса, оның
учаскесіне
ескерткіштер,
мүсіндер
және
субұрқақтар
орналастырылады.
218
Кей кездері гүл бақтарының декоративтік түрлері көлік
жолдары мен жаяу жүргіншілер жолдарын бөлу қызметін
атқарады.
Ал
кейде
көшелердегі
учаскелік
жерлер
жетпегендіктен, гүл бақтары өте тар аумақта салынады. Мұндай
жерлерде адамдар бос уақытын өткізіп, балалар ойнай алмайды
және гүл бағы тек декоративтік рөл ғана атқарып тұрады.
Қазіргі кезде қалаларда тұрғын үй кешендері мен ықшам
аудандар кең орын алады. Оның құрамына әкімшілік, мәдени ағартушылық және тұрмыстық ғимараттар енеді. Сонымен қатар
қаланың көрнекті жерлерінде қаланың басқа бөлігімен жалғап
тұратын көшелер, алаңдар және жалпықалалық сипаттағы
магистральдар орын тебеді.
Бұл тұрғын үйлер мен ғимараттардың элементтерінің бәрі
де міндетті түрде көгалдануы қажет. Оған:
- Аудандық саябақтар ашу;
- Магистральдар мен жалпықалалық және аудандық
көшелерді көгалдандыру (бульварлар, қорғаныс және
декоративтік ағаштар отырғызу);
- Ауданның қоғамдық орталығын көгалдандыру (скверлер,
қоғамдық мекемелердің жекелеген учаскелері);
- Тұрғын үй аумақтарын өндірістік орындардан бөліп
тұратын
қорғаныс
зоналары;
өзендер,
бөгеттер
жағалауларын көгалдандыру.
- Балалар
ойнайтын
орындар,
мектеп
аулалары,
ауруханалар маңдары және т.б. көптеген қоғамдық
орындарды көгалдандыру.
Көшелер.
Кең көшелерде
Егер көшенің тарлығынан ағаш отырғызу трот уардың екі
жағынан да ыңғайсыз болса, онда көшеттерді отырғызу биік
ағаштар мен тротуарлар арасына кезектесе отырғызылады.
Көгалдандыру тәсілін келесі түрлер бойынша отырғызу
ұсынылады:
1. Көгалданырылатын көшелерге жаяу жүргіншілер мен
автокөліктер көп жүретін көшелер, сондай-ақ, ауаға шаңтозаң, түтін және т.б. айналаны ластайтын заттар
шығатын өндірістік кәсіпорындарға жақын орналасқан
көшелер жатады.
219
2. Оңтүстік ендікте орналасқан қалаларда сәуле көбірек
түсетін тротуарлар мен ғимарат фасадтары орналасқан
жерлерге ерекше көңіл бөлу керек.
3. Автомобиль көліктері көп жүретін көшелерге, сондай -ақ
қатты жел тұрып, шаң-тозаң көп көтерілетін көшелерге
тротуар мен жүргіншілер жолының арасына көптеп ағаш
егу.
Міне, мақаламызды қорытындылай келе, қоршаған
ортаны көгалдандырып, ағаш көшеттерін отырғызудың да
ерекше тәсілдерінің бар екенін баса айтқымыз келеді. Алдағы
уақытта өмір сүріп жатқан ортамызды бүгінгі күннің талабына
сай етіп көркейтуге, таза ұстауға қандай амал -тәсілдер
қолдануға болатындығы жайында, ондағы дизайн өнерінің
алатын орнын толықтыра түсеміз демекпіз.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Горохов В.А. Городское зеленое строительство. М.: Стройиздат, 1991.-112с.
2. Гостев В.Ф., Юскевич Н.Н. Проектирование садов и парков. М.: Стройиздат, С.29-48
3. Теодоронский Ю. Г. Садово
1989.- С.14-231
–
парковое
строительство
и
хозяйство.
М.: Стройиздат,
4. Кругляков Ю.Г. Система озеленения крупных городов. М.: Стройиздат, 1965.- С.412
5. Залеская Л.С., Микулина Е.М. Ландшафтная архитектура. М.: Стройиздат 1979 .- С.324
6.Лунц Л.Б. Городское зеленое строительство. Москва: Стройиздат, 1974. - С.122
7. Хромов Ю.Б. Внешнее благоустройство и озеленение жилых комплексов Ленинград: Стройиздат,
1969. - С.81-119
8. Зукков М., Депке Ш. Культурные ландшафты и охрана природы в Северной Евразии. Труды
симпозиума в Верлитце. 1996 .- С.78
9. Казбеков А. Бурабай накануне ХIХ века. Астана: Астанаполигрфия, 1998.-С.319
10. Михайлов С., Дембич Н.,Захаров В., Листовская и др. Дизайн архитектурной среды. Краткий
терминологический словарь-справочник. Казань: ДАС, 1994.- С.96
11. Глазычев В. О дизайне. Москва: Искусство, 1970.- С.249
One of the main qoals of our state in providinq additional knowledqe – to develop the creative process, to
introduce principal landscapinq directions by way of native and foreiqn examples. An author shows the process of
comfort landscape fomation.
220
Одна из главных целей нашего государства в обеспечении дополнительных знаний – развить творческий
процесс, ознакомить с основными направлениями ландшафтного дизайна на отечественном и зарубежном
примерах. Автор показывает процесс формирования комфортной ландшафтной среды.
221