CC BY
34
SYSTEMS FOR ACTIVE SUPPRESSION OF THE SOUND OF A SHOT
V.K. Zelenko, A.I. Nesterenko
Currently, one of the urgent tasks that is set for scientists and designers-gunsmiths in the field of small arms and cannon weapons is to develop new ways to reduce the sound level of firearms. This article discusses the systems of active silencing of the sound of a shot, their principle of operation and the advantages of these systems in comparison with modern designs of silencers of the sound of a shot.
Key words: suppressor, the sound of a gunshot, active noise cancellation systems,
firearms.
Zelenko Victor Kirillovichdoctor, of technical science, professor, manager of department, shura. nesterenko. 94@ mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nesterenko Alexander Igorevich, postgraduate, shura. nesterenko. 94@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 681.518.3
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ТРАНСПОРТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРНЫХ
ВЫРАБОТОК
Е.И. Минаков, Е.О. Мешкова
Рассмотрены принципы построения горной выработки. Произведен анализ систем транспортного обеспечения горной выработки. Рассмотрены технологии, на базе которых можно построить измерительно-управляющую систему, позволяющую обеспечить управление карьерной техникой в условиях плохой видимости.
Ключевые слова: карьер, радиолокация, RFID - метки, экскаватор, gps-приемник.
Карьер — совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом. Принцип открытой разработки заключается в том, что расположенные сверху более мощные слои пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои — уступы, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Открытая разработка полезных ископаемых является более прогрессивным способом добычи по сравнению с подземной добычей в шахтах, так как рабочее пространство не ограничено. В результате создаются благоприятные условия для применения мощных, высокопроизводительных машин, производственный процесс высокомеханизированный и выполняется почти без ручных работ. Как следствие производительность труда в 3-6 раз большая, чем в шахтах. Благодаря широкому развитию фронта работ необходим меньший период на строительство открытых разработок, быстрее осваиваются проектные мощности.
Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние — породные или вскрышные, нижние — добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля. Схема уступа приведена на рис. 1.
б
Рис. 1. Основные элементы уступа: 1 — верхняя площадка уступа;
2 — верхняя бровка уступа; 3 — нижняя площадка уступа; 4 — забой уступа;
5 — нижняя бровка уступа; 6 — откос уступа; Н — высота уступа;
а — угол откоса уступа
Основным механическим средством при проведении вскрышных и очистных работ является экскаватор - самоходная землеройная машина, которая выполняет выемку породы и ее перемещение в ковше. Экскаваторы бывают одноковшовыми и многоковшовыми. Применяются также драглайны - канатно-ковшовые экскаваторы. Они отличаются от одноковшовых экскаваторов тем, что ковш со стрелой соединен тросом. Драглайны бывают шагающими и на гусеничном ходу. Кроме экскаваторов, на открытых разработках применяются скреперы, бульдозеры, буровзрывная техника и другие машины, которые имеют вспомогательное назначение. На карьерах наибольший объем перевозок осуществляется тяжелыми автосамосвалами. Карьерные автосамосвалы грузоподъемностью 100...155 т — распространенное средство транспорта. Благодаря их маневренности и мощности они способны преодолевать крутые склоны. Эксплуатируются и 200.300-тонные самосвалы. Для транспортировки горной массы из карьера применяют железнодорожные тяговые агрегаты сцепной массой 360 т, думпкары грузоподъемностью до 180 т. Применяют самоходные карьерные дробилки на гусеничном, колесном и шагающе-рельсовом ходу с массой до 600 т и производительностью 5 тыс. т в год.
Однако автотранспорт при транспортировании горной массы поднимает большое количество пыли. Автомобильные дороги на карьерах занимают одно из первых мест в балансе пылевыделения по всем источникам выделения пыли в карьере. На их долю приходится 70.90 % всей выделяемой пыли.
В связи с этим возникает необходимость создания информационных систем, позволяющих обеспечить управление карьерной техники в условиях плохой видимости. Создаваемая система должна решать следующие задачи:
предотвращать столкновения транспортных средств, движущихся друг за другом;
предотвращать съезд транспортного средства в обрыв и столкновения со скалой.
Информационную систему помощи водителям в условиях плохой видимости можно построить на базе следующих технологий:
спутниковые системы позиционирования (§рв/глонасс);
ЯБШ - метки;
радиолокационные системы.
Система на основе спутниковых систем навигации. В этом случае на каждом транспортном средстве установлен §рБ-приемник [1]. Все транспортные средства соединены в единую сеть. С помощью §рБ-приемника определяется координаты каждого транспортного средства в карьере и передаются по сети от одной машины к другой. Таким образом, водитель знает положение как своей машины, так и остальных. Это позволяет избежать столкновений машин друг с другом. Использование карты дорог в карьере позволяет предотвратить съезд машины с дороги. Преимуществом метода является относительная простота реализации. Недостатком является низкая точность определения местоположения в условиях плохой видимости.
Система на основе RFID - меток. RFID (Radio Frequency IDentification) — способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках [2]. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель) и транспондера (RFID-метка). По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:
ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см); идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м); дальней идентификации (от 5 м до 300 м). По типу источника питания RFID-метки делятся на:
пассивные, не имеют встроенного источника энергии, электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования и передачи ответного сигнала, считы-ваются на близком расстоянии;
активные, обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой;
полупассивные, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батареей, которая обеспечивает чип энергопитанием, при этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.
Для системы на основе RFID - меток необходимо расположить вдоль пути следования транспортных средств RFID - метки. Так же на автомобилях будет установлен RFID - считыватель. Данные о местоположении RFID - меток заносятся в бортовой компьютер каждого автомобиля. Двигаясь по дороге и проезжая мимо установленной RFID - метки бортовой компьютер автомобиля получит сигнал от данной RFID - метки и сопоставит его с положением данной метки, по задержке сигнала от метки определит положение автомобиля. Для определения положения автомобиля RFID - считыватель должен получить сигнал минимум от двух RFID - меток, стоящих на одной стороне дороги. Недостатком является необходимость установки RFID - меток на пути следования.
Радиолокационная система. Использует метод радиолокации, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов [3]. Выделяют два вида радиолокации:
пассивная радиолокация, основана на приёме собственного излучения объекта; активная радиолокация, радар излучает свой собственный зондирующий сигнал и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.
Активная радиолокация бывает двух видов:
с активным ответом — на объекте предполагается наличие радиопередатчика, который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал;
с пассивным ответом — запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.
Радиолокационные системы различаются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки. Максимальная дальность действия зависит от характеристик антенной системы, мощности излучаемого сигнала, чувствительности приёмника.
В данном случае будет применяться активная радиолокация с пассивным ответом. В этом случае на автомобиль необходимо установить радиолокационную систему, которая будет включать в себя 3 антенны. Одна антенна установлена спереди и измеряет расстояние до впереди идущего автомобиля. Две другие установлены в углах автомобиля и излучают сигнал под углом 45 градусов по направлению движения. Сигнал от
одной антенны будет отражаться от скалы, сигнал от второй антенны будет отражаться от предохранительного вала. Таким образом, две боковые антенны будут предотвращать выезд автомобиля за пределы дороги. Схема радиолокационной системы приведена на рис. 2.
Обрыв
(Гг
а
Откос уступа
Рис. 2. Радиолокационная система
Таким образом, приемлемым вариантом информационной системы предотвращения столкновений карьерной техники в условиях плохой видимости являются системы на основе RFID - меток и радиолокационных систем. Они лишены недостатков систем на основе спутникового позиционирования, таких как низкая точность в условиях плохой видимости, но при этом они требуют установки дополнительного оборудования.
Список литературы
1. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.
2. Daniel M. Dobkin. The RF in RFID: UHF RFID in Practice, 2nd edition. Newnes, 2012. 540 с.
3. Бакулев П. А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. М.: Радиотехника, 2004. 320 с.
Минаков Евгений Иванович, д-р техн. наук, профессор, eminakov@bk.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мешкова Елена Олеговна, аспирант, emeshkova16@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF METHODS FOR CONSTRUCTING INFORMA TION-MEASURING AND CONTROL SYSTEMS OF VEHICLES IN MINE WORKINGS
E.I. Minakov, E.O. Meshkova
The principles of construction of mine workings are considered. The analysis of the systems of transport support for mining is carried out. The technologies are considered, on the basis of which it is possible to build a measuring and control system that makes it possible to ensure the management of quarry equipment in conditions of poor visibility.
Key words: quarry, radar, RFID tags, excavator, gps receiver.
Minakov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, eminakov@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Meshkova Elena Olegovna, postgraduate, emeshkova16@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
