CC BY
2Из существующих зависимостей, описывающих работу пневмоприводов, наиболее точно подходят к 3-ей камере доильного стакана АДВ.01.000.А следующие уравнения [1]. Время истечения воздуха из камеры:
t =
2V
( k-1
(k - ï)^(k
°22k
2k
(5)
j
где:
k - показатель адиабаты; ц - коэффициент расхода; f - площадь проходного отверстия, м2; К* - коэффициент учитывающий зависимость ускорения свободного падения от коэффициента адиабаты,
здесь К = Л2^к = 8,283м1/2с-1, ^=9,8м/с2); V к 1
о - отношение давлений, о=р/рм, среды в которую поступает газ (воздух) к давлению среды из которой он вытекает.
Время наполнения воздухом камеры:
t =
V
^2 -а1 ) =
V
(Pl - Р2 )
kvfK *y[RTM
Р M
(6)
По найденным зависимостям можно провести анализ характера поведения нашего пневмо-устройства при изменении внешних климатических условий ориентированных местности Кабардино-Балкарской республики, где содержится хороший запас разнотравных высокогорных кормовых пастбищ.
По полученным результатам построены графики зависимостей атмосферного давления и длительности тактов рис.2. Здесь наблюдается изменение, которое не повлияет отрицательно на процесс молокоотдачи, так как нормативные пределы молоковыведения [2] не нарушаются.
Выводы
1) проведенный анализ классификации пнев-моустройств выявил, что 3-ая камера доильного стакана АДВ.01.000.А относится к приводным пневмоустройствам;
2) устройство является готовой конструкцией с динамическими расчетами пневмоприводов в выжимающем доильном стакане АДВ.01.000.А, к которой подобрали максимально приближенные математическое описание рабочего режима с возвратно-поступательной особенностью;
3) произвели дополнительные поверочные расчеты и определение пределов изменения исследуемых параметров для 3-ей рабочей камеры выжимающего доильного стакана АДВ.01.000.А, которые подтвердили практическую значимость внедрения данной конструкции в условиях КБР.
Литература
1. Герц Е.В., Кретин Г.В. Расчет пневмоприводов. - М.: Машиностроение, 1975.
2. Королев В.Ф. Доильные машины. - М.: Машиностроение, 1969.
3. Патент на изобретение «Доильный стакан» № 22176932 от 27.11.2003 г. Барагунов А.Б.
V
УДК 631.379
ФУНКЦИОНАЛЬНО-АДАПТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ И АГРОБИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Дышеков А. Х., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М.Кокова»
FUNCTIONAL ADAPTIVE TECHNOLOGY IMPROVEMENT IN THE TECHNICAL
AND AGROBIOLOGICAL SYSTEMS
Dishekov A. Kh., Candidate of Science in Agriculture, Associated Professor
FSBEIHPE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov»
В статье приведены алгоритмы совершенствования технических и агробиологических систем до уровня биосферосовместимости.
Ключевые слова: технология, система, моделирование, функции, критерии.
In this article the algorithms of improvement in the technical and agrobiological systems till the level of biosphere combination are investigated.
Key words: technology, system, modeling, functions, criteria.
В связи с тем, что многие технические и агробиологические системы, технологии, конструкции сооружений, производства, машины, оборудования, устройства, материалы, задействованные в решении задач природообустройства и природопользования, оказывают в свою очередь негативные воздействия на биосферу, в настоящее время возникла обстоятельная необходимость в разработке новых технологий, функционально ориентированных на создание систем, машин, устройств и т.п., обладающих высоким потенциалом биосферосбережения и био-сферосовместимости.
Здесь должны быть выявлены критерии оценки потенциала биосферосовместимости (в дальнейшем функционально-адаптивный потенциал (ФАП)) систем, машин, устройств и т.п.
С целью предотвращения дальнейшего использования различных систем технической и агробиологической направленности с низким функционально-адаптивным потенциалом, необходимо ввести следующее ограничение: каждый объект, используемый в сферах природо-обустройства и природопользования, должен обладать высоким функционально-адаптивным потенциалом, не ниже 0.8.
Выбор и обоснование основных конструктивных параметров для разных моделей машин, устройств, технологического оборудования осуществляется исходя из собственного опыта и достижений проектных и других организаций [1].
Процесс совершенствования здесь рассматривается как сложный вариационный процесс «деформации» (преобразования) систем, технологий, исполнительных механизмов, устройств, который продолжается до тех пор, пока искомая адекватность не достигнет максимально возможного (функционально-адаптивный потенциал не будет близок к единице).
Ключевым элементом данного варианта функционально-адаптивной технологии (ФАТ) совершенствования систем является динамическое единство поставленных целей: создание условий трансформации, функциональной надежности, экологичности, системообразующей способности и высокого уровня управляемости процессом, устройством, оборудованием и т.д.
Первым шагом реализации ФАТ-технологии является формирование базы математических моделей исходных систем, исполнительных механизмов, устройств.
Разработка математической модели. Математическую модель устройства можно представить в следующем виде:
У=Р(хс, Хк, Хн, ъ),
где:
у - вектор технологических показателей; хс, хк - вектор основных структурных и конструктивных показателей;
хН - вектор параметров настройки; ъ - вектор адаптивных показателей. В математическую модель при её построении поочередно включается та или иная группа факторов. Задача получения математической модели, в общей постановке, сводится к построению регрессионной модели устройства, определению условного математического ожидания выходного вектора технологических показателей М[у/хн] относительно фиксированных уровней входного вектора хН (векторов хН, ъ), где мерой экспериментальных данных относительно условного математического ожидания служит условная дисперсия Б [у/хн] выходного случайного процесса относительно фиксированных значений входного вектора.
Поэтапное формирование математической модели системы, машины, устройства может быть произведено по схемам, представленным в работах [1, 2].
Обоснование принимаемых кинематических и физических допущений (для технических систем) производится на базе трех групп уравнений механики преобразуемых тел [3].
Последующим шагом процесса совершенствования систем, машин, устройств с использованием ФАТ является оценка их функционально-адаптивного потенциала (ФАП) [4].
В отличие от технических систем, целевыми характеристиками развития и функционирования агробиологических природно - антропогенных систем (в частности агроландшафты) в том или ином режиме являются параметры состояния, реакции, изменчивости и устойчивости. Эти параметры выражают совокупную стабильность и оптимальность ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта и нацеливают на комплексный подход в решении задач повышения этого потенциала с использованием различных технологических приемов. Однако, эффекты, достигаемые с помощью этих приемов, чаще всего являются кратковременными. В связи с этим возникает необходимость проведения ряда преобразований.
В ходе структурного преобразования производится уточнение границ агроландшафта и его компонентов, решаются задачи пространственного распределения природно-климатичеких ресурсов, исследования и контроля отдельных параметров, процессов и режимов пространственно-временной структуры и степени реализации заданных параметров функционирования.
Основной задачей конструктивного преобразования агроландшафта является определение рациональной схемы формирования внутриланд-щафтной инфраструктуры обеспечения функционирования и защиты агроландшафта в зависимости от уровня интенсивности эксплуатации.
Адаптивное преобразование направлено на решение задач архитектоники, повышение моза-ичности, выбора необходимых мероприятий, типов и конструкций защитных сооружений, техники, технологий, обладающих достаточным уровнем функционально-адаптивного потенциала.
Так как ФАП большинства систем, технологий, машин, устройств составляет не более 0.30.4, необходимо вводить ограничения на период до полного завершения переориентации проектных и производственных организаций на разработку и создание систем, машин и устройств, ФАП которых не ниже 0.8 с последующим повышением нижней планки ФАП по мере обострения проблем экологии, природообустройства и природопользования.
Группа критериев для определения ФАП формируется отдельно по различным системам заданной направленности:
- критерии для оценки ФАП технических систем (машин, устройств) представлены на рисунке 1;
- критерии для оценки ФАП природно-антропогенных систем (агроландшафты): влаго-обеспеченность, теплоэнергетическая обеспе-чен-ность, агробиологическая продуктивность, почвенное плодородие, саморегулирующая способность, функциональная устойчивость, эрозионная и дефляционная устойчивость, обеспеченность функционирования ресурсовоспроиз-водящей системы агроландшафта;
- критерии для оценки ФАП продуцентов: засухоустойчивость, солеустойчивость, устойчивость к заморозкам (холодостойкость), устойчивость к полеганию, экологическая пластичность, стабильность, устойчивость к болезням, вырав-ненность, которые зависят от вида культуры;
- критерии для оценки ФАП конструкции защитного сооружения: экологичность, эластичность, способность к регенерации, долговечность, устойчивость к деформации, биопозитивность, технологичность строительства, экономичность.
Рисунок 1 - Критерии, влияющие на формирование функционально-адаптивного потенциала (ФАП)
системы, технологии, устройства и т.п.
Критерии оценки ФАП, которых может быть 6, 8 или 10 задают жесткие условия и определяют, какие функции должны быть заложены в каждом исполнительном механизме, устройстве
и т.д. Например, такой критерий, как уровень универсальности (рисунок 1), нацеливает на разработку и производство универсальных, многофункциональных устройств, типомоделей и
типоразмеров. Таким образом, каждое устройство с высоким ФАП должен быть многофункциональным, обладать высокой надежностью, управляемостью, функциональной устойчивостью, экологичностью, системообразующей
способностью, совместимостью с другими устройствами и системами.
Система автоматизированного контроля (тестирования) ФАП технологий, устройств, включает 8 функциональных блока (рисунок 2).
Рисунок 2 - Система контроля (тестирования) ФАП
Данная система, задавая разные режимы функционирования того или иного процесса, производит количественную оценку функционально-адаптивных характеристик: состояния, реакции, изменчивости и устойчивости моделей устройства по каждому критерию. Например, уровень надежности устройства проверяется при
всех возможных режимах функционирования процесса, и так по каждому критерию.
При условии, если ФАП, например, устройства окажется низким (рисунок 3), то модель этого устройства подлежит структурной, конструктивной и адаптивной «деформации» (преобразованию).
Рисунок 3 - Алгоритм принятия решения структурного, конструктивного и адаптивного преобразования модели системы, машины, устройства
Рисунок 4 - Алгоритм создания искусственного деформационного поля
Рисунок 5 - Функциональная схема структурной, конструктивной и адаптивной «деформации» (преобразования) звеньев системы, технологии, машины, устройства, функционально- адаптивный потенциал (ФАП) которых ниже допустимых значений
Цель данных преобразований - повышение ФАП машин, устройств.
Необходимым условием реализации функциональных задач преобразований является создание искусственного деформационного поля (рисунок 4).
Соответствующие преобразования производятся по схеме, приведенной на рисунке 5, до тех пор, пока данная машина или устройство не будет соответствовать заданным условиям, т.е.
Выводы
В условиях все возрастающего техногенеза -постоянного увеличения доли техногенной энергии для поддержания потенциала геосистем, обострения экологических проблем природо-обустройства и природопользования, главное и первостепенное значение преобретает разработка и внедрение биосфероприспосабливающихся и биосферосовмес-тимых систем, технологий, машин, устройств, составляющих основу управления ресурсовоспроизводящими процессами. В противном случае все элементы, не отвечающие
пока на выходе мы не получим модель биосфе-росовместимой системы, технологии, машины или устройства, обладающий высоким уровнем функционально-адаптивного потенциала [5].
С использованием методологии, заложенной в данную систему, разработан целый ряд технологий, устройств, оборудования, приведенных в таблице 1, необходимые для решения задач природоохранного обустройства территорий и природопользования.
этим требованиям, подлежат структурной, конструктивной и адаптивной «деформации» (преобразованиям). Предложена принципиальная схема повышения функционально-адаптивного потенциала систем, технологий, машин, устройств до уровня, обеспечивающего их биосфе-росовместимость, что может стать прототипом перехода к достижениям и возможностям 6-го и последующих технологических укладов и соответствующих им структурно-воспроизводственных строений.
Таблица 1 - Данные биосферосовместимости разработанных технологий,устройств, материалов
№ п/п Наименование ФАП Группа Биосферосовмес-тимость
I II III высокая средняя низкая
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Система формирования высокопродуктивных и устойчивых агроландшафтов 0,95 + +
2. Технология освоения неудобий, бросовых участ-ков земель 0,98 + +
3. Технология мониторинга ресурсовос-производящих процессов 1,0 + +
4. ФАТ природопользования 0,96 + +
5. Система полной трансфор-мации и переработки жидких и твердых бытовых и промышленных отходов 0,98 + +
6. Устройство осветления по-верхностных и сточных вод 0,98 + +
7. Устройство очистки воды на водопро-водящих сетях 0,96 + +
8. Устройство защиты атмосферы от выбросов предприятий 0,95 + +
9. Устройство очистки воздуха от выхлопных газов 0,87 + +
10. Устройство очистки воздуха в производственных и бытовых помещениях 1,0 + +
11. Сотовый фильтрующий блок 0,96 + +
12. Универсальный фильтрую-щий блок очистки воды и воздуха 0,98 + +
13. Фильтрующий материал 0,94 + +
14. Конструкция сооружения с компенсирующими элементами 0,90 + +
Литература
1. Царев Ю.А., Джигарханов Д.Г. Методика выявления новых свойств сложных систем // Труды КубГАУ. - №3(18). - Краснодар. -2009. - С. 177-180.
2. Бугов А.У. Математическое моделирование в строительной механике машин // В сб. науч. тр. «Вестник научно-метод. комиссии по деталям машин, прикладной механике и основам проектирования» Министерства образования РФ и Республиканского Семинара «Механика» при КБГАУ. - Вып. 3. - Нальчик. - 2008. - С. 65-71.
3. Тимошенко С.П. Статические и динамические проблемы теории упругости [Текст]. -Киев: Наукова думка, 1975.
4. Дышеков А.Х. Инновационная функционально-адаптивная технология разработки универсальных многофункциональных систем, устройств, изделий // В межвуз. сб. научн.тр. «Инновационное мышление - современный стиль решения проблем экологии и природообустрой-ства». - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2010. -С. 65-70.
5. Дышеков АХ., Кузнецов Е.В. Организация рационального природообустройства территории и их природопользования // В межвуз. сборн. науч. тр. «Инновации в природообус-тройстве». - Нальчик. - 2011. - С. 42-48.
УДК-631.4
СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОПРОИЗВОДСТВ
В УСЛОВИЯХ НЕУДОБИЙ КБР
Дышеков А. Х., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Узеева Н. А., студентка
ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»
SYSTEM OF FORMATION OF HIGHLY-PRODUCTIVE AGRARIAN PRODUCTIONS UNDER DIFFICULT CONDITITIONS IN KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC
Dyshekov A. H., Candidate of Science in Agriculture, Associate Professor
Uzeeva N.A., student
FSBEIHPE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named V. M. Kokov»
Предложена принципиальная схема рационального использования неудобий, участков земель со сложными геоморфологическими условиями.
Ключевые слова: неудобия, модуль, адаптивный, гидроакустический осветлитель, субстрат, орошаемое земледелие, эффективный.
A basic scheme for rational using of land areas with difficult geomorphological conditions is suggested in this scientific article.
Key words: uncomfortable conditions, module, adaptive, sonar illuminator, substrate, irrigated agriculture, effective.
В связи с интенсивным ростом народонаселения нашей планеты, постоянным сокращением сельхозугодий, возрастающим дефицитом продуктов питания, возникла обстоятельная необходимость в разработке и внедрении инновационных агропроизводственных систем с заданными параметрами и широким диапазоном регулирования, адаптивной интенсификации ре-сурсовоспроизводящих процессов, неограниченным спектром их использования в неблагоприятных поливариативных условиях.
В результате теоретических и экспериментальных проработок, поиска новых методов и
способов решения проблемы в данном направлении, нами предложен альтернативный способ развития и дальнейшего распространения возможностей орошаемого земледелия на базе модульной системы, т.е. системы, основными элементами которой являются функциональные модули, безнапорные устройства дозированной подачи воды в виде капель и струек, поливные трубки с гасителем напора, трубчатая сеть для подачи воды, акустические устройства для осветления и очистки воды, фильтрующий блок, насосный агрегат, устройство управления процессом полива.
