Научная статья на тему 'Методика адресного прогнозирования аварийности системы «Оператор - техника - район» на основе ритмозадающих космических факторов'

Методика адресного прогнозирования аварийности системы «Оператор - техника - район» на основе ритмозадающих космических факторов Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

CC BY
121
31
Поделиться

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Бузинов Александр Сергеевич

В ходе исследований возможности прогнозирования аварийности эксплуатируемого вооружения и военной техники (МО РФ 1994-1999 гг) на основе ритмозадающих космических факторов (далее РЗФ) разработана методика прогнозирования аварийности системы «оператор КТС район». Методика позволяет прогнозировать как аварийность системы в целом, так и отдельных ее элементов периоды ошибочных действий оператора, периоды опасные для применения технических средств и географические районы повышенной вероятности чрезвычайных ситуаций разнородного характера.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Бузинов Александр Сергеевич,

Текст научной работы на тему «Методика адресного прогнозирования аварийности системы «Оператор - техника - район» на основе ритмозадающих космических факторов»

МЕТОДИКА АДРЕСНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АВАРИЙНОСТИ СИСТЕМЫ «ОПЕРАТОР - ТЕХНИКА - РАЙОН» НА ОСНОВЕ РИТМОЗАДАЮЩИХ КОСМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

А.С. Бузинов

Наша солнечная система представляет собой особое огромное электромагнитное силовое поле, которое всемерно подчиняется законам тяготения. В противоположность очень сильному магнитному силовому полю Земли, другие планеты солнечной системы имеют лишь слабую (или вообще не имеют) магнитосферу. В результате происходящего внутри солнечной системы перемещения небесных тел - вращение Земли, движение ее по орбите вокруг Солнца, движение Луны, перемещения планет - изменяется также ее силовое поле, что приводит к очень значительным колебаниям земной магнитосферы и к длительным ясно и продолжительно ощутимым влияниям на земную жизнь. Можно утверждать, что мир, в котором живет и функционирует человек, наполнен ритмами, обусловленными суточными, сезонными и многолетними циклами изменений совокупности физических полей, вызванными взаимным влиянием Солнца и других планет, вращением Земли, оказывающими воздействие на все его составляющие.

Методика адресного прогнозирования в системе оператор - техника - регион опирается на методологию определения ритмозадающих космических факторов (РЗФ), влияний планет на живую и неживую природу Земли.

Прогнозирование интервалов времени ошибочных действий оператора

Прогнозирование интервалов времени ошибочных действий оператора показано сквозь призму влияния РЗФ на психофизиологическое состояние человека.

В биосфере и человеке определяющее значение имеют циклические процессы во Вселенной, обусловленные широчайшим спектром электромагнитных и других периодических влияний. Наиболее ощутимые из этих влияний связаны со сменой дня и ночи, сезонов года, фаз Луны, циклов солнечной активности.

Космические ритмы, имеющие сильное влияние на процессы, происходящие с объектами на Земле, можно разделить на три основных типа:

• ритмы солнечной активности;

• ритмы, связанные с движением планет Солнечной системы и их взаиморасположением относительно друг друга;

• ритмы, связанные с периодичностью движения Солнца и планет Солнечной системы по отношению к окружающему космическому пространству.

Ритмы первого типа имеют продолжительность 11, 22, 90,170,400, 600 лет [1]. Они связаны с бурными процессами, происходящими на Солнце. Их последствия - бури в магнитосфере Земли, которые взаимодействуют с земными динамическими процессами дневной и суточной периодичности. Наиболее вероятно, что важнейшим их источником является взаимное расположение планет, особенно земной группы. Так, при угле 90° между Солнцем и Ураном можно с точностью до нескольких часов прогнозировать вспышки на Солнце, а при соединениях и противостояниях Сатурна и Юпитера -максимумы солнечной активности [1].

Интересен и механизм воздействия космических факторов на живой организм. Как известно, биоорганизмы на 70% состоят из воды, которая входит в состав не только крови, но и всех тканей и клеток. Вода же является основной частью разнообразнейших коллоидных растворов в организме, которые, как доказано в [1], представляют собой своеобразные биологические усилители, благодаря которым крайне малые изменения некоторых физических полей могут вызвать очень сильные изменения в организме. Так, магнитные поля слабой интенсивности сильно воздействуют на центральную нервную систему и систему кровообращения, что может привести к отрицательным сдвигам во

многих органах и вызвать чувство дискомфорта и беспричинного страха. По данным исследований, проведенных в Чикаго, результат такого воздействия - внезапный рост числа автомобильных аварий. Есть также данные о зависимости от этих факторов частоты несчастных случаев, самоубийств, преступлений [1].

Таким образом, показатели солнечной активности можно с успехом заменить анализом взаиморасположения Солнца и планет Солнечной системы [1]. Данная задача решена, так как траектории и периоды движения планет вычисляются и известны на любой момент времени. Поэтому рассмотрение ритмов солнечной активности можно свести к ритмам, связанным с движением планет Солнечной системы и с периодичностью движения Солнца по отношению к окружающему космическому пространству. Это позволяет моделировать циклы солнечной активности через движение планет Солнечной системы как относительно друг друга, так и по отношению к окружающему космическому пространству. Здесь может быть использовано как математическое моделирование (через расчет движения планет Солнечной системы), так и схемные изображения [1]. Во-вторых, использование теории планетарных циклов позволяет моделировать специфику поведения и реакций человека и характер нештатных ситуаций.

Ритмы второго типа достаточно хорошо изучены астрономическими методами. Получены математические соотношения, позволяющие с достаточной точностью определить местоположение Солнца, Луны и любой планеты Солнечной системы в любой заданный момент времени. Вычислены периоды движения всех тел Солнечной системы. Необходимые данные можно найти в астрономических таблицах, справочниках и в специальной литературе.

Простейшими из этих ритмов являются суточные и сезонные ритмы, исследования которых проводятся (в основном, в медицинских целях), достаточно давно. Изучение их воздействия на человеческий организм позволяет определить устойчивость организма к неблагоприятным воздействиям, как в обычных, так и в сложных (длительная герметизация, экспедиционная вахта, океанские плавания, высокоширотные экспедиции) условиях.

Ритмы третьего типа, вероятнее всего, связаны с космическим и межпланетным магнитными полями [1]. Доказано, что эти поля состоят из секторов с довольно устойчивой структурой. Когда Земля пересекает границы между ними, характер протекания многих геофизических процессов резко меняется. Это подтверждается и тем, что существует шестимесячная повторяемость магнитных бурь [1] с максимумом в дни равноденствия (22 сентября и 22 марта) и минимумом в дни солнцестояния (22 июня и 22 декабря).

Теоретической основой влияния космических ритмов является современное представление о неразрывной связи организма с окружающей его средой. Многие ритмы хорошо воспринимаются человеком и другими биологическими системами. Таким является, например, суточный ритм вращения Земли вокруг своей оси или годичный ритм вращения Земли вокруг Солнца. Ритмы с коротким периодом (высокой частотой) более очевидны, они, что называется, лежат на поверхности. Человек, привыкнув к этим ритмам, зачастую вообще забывает об их происхождении, о том, что это космические ритмы, связанные с взаимоотношением космических тел, с их ритмическими, повторяющимися движениями. Влияние таких ритмов на жизнь и функционирование человека или иной биологической (и, как показали исследования, физической) системы велико и должно учитываться при планировании и организации любой деятельности.

Влияние РЗФ, которые по своей природе являются факторами детерминированными, на поведение случайных величин может быть, в частности, подтверждено тем, что случайная величина изменяет свое поведение на определенных интервалах усреднения настолько, что перестает укладываться в любые вероятностные схемы. Иными словам, в поведении случайной величины появляются закономерности, выявленные при исследовании РЗФ определенных положением Солнца и планет относительно друг друга.

Иллюстрацией сказанного может служить следующий пример. Нами были произвольно выбраны 87 летчиков ВВС. По их датам рождения с помощью таблицы эфемерид были определены относительные расположения Солнца и планет Солнечной системы - угловые расстояния между этими планетами на эклиптике. На рис.1 по оси ординат указано угловое расстояние между планетами Солнце и Марс, по оси абсцисс - количество летчиков, родившихся при указанном угловом расстоянии

Угловое расстояние, град Рис. 1 Влияние углового расстояния на эклиптике между планетами Солнце - Марс при рождении

на выбор профессии военного летчика.

Эвристистические оценки дат рождения и склонности к определенному роду деятельности без ритмозадающих зависимостей могут привести к выводу о том, что случайная величина числа рождения летчиков на оси времени подчинена равномерному закону. Если число рождающихся людей подчинено какому-либо другому закону, связанному, в частности, с временами года, изменениями связанными с этим в поведении людей, то и рождение людей, связанных с определенной профессией, подчинено этому же закону. Существенные отклонения от этих законов могут быть объяснены только ограниченностью объектов выборок значений случайных величин из генеральной совокупности. Для выбранного нами иллюстративного примера выборка в 87 случаев может считаться удовлетворительной.

Доказательством влияния РЗФ на случайную величину является то, что на каком-либо из участков усреднения

P(x > L) — 0,

P(x < L) — 0,

где L - значение случайной величины, которое она приняла в результате конкретного опыта. В рассматриваемом примере под опытом понимается выборка числа дат рождения летчиков на оси, отражающей взаимное расположение планет Солнца и Марса на эклиптике и углового расстояния между этими планетами.

Определим значение P(x > L) и P(x < L) для трех законов распределения

дискретной случайной величины: равномерного, биномиального и Пуассона.

Математическое ожидание числа дат рождения на интервале усреднения в два градуса, для которых набиралась статистика, равно

- 87 1

x « — « 1 ,

90

где 87 - число дат рождения; 90 - число интервалов усреднения. Приняв значение участка усреднения в 30°, оценим вероятность принятия случайной величиной значения, равного или большего в опыте для участков от 10° до 40° и 120° до 150°.Иными словами, определим значения P(X > 23) на участке 10°-40°; P(X < 8) на участке 120°-150°

Для равномерного закона имеем x 30 = 15x 2 = 15. C учетом того, что минимальное значение xmin = 0, можно считать, что вероятность принятия случайной величиной конкретного значения (Pi) будет равна 1/30.

P(x > 23) = P, х Пг = — х (30 х 23) « 0,23,

P(x < 8)= 0,27.

Для закона Пуассона значение параметра a равно математическому ожиданию случайной величины. Тогда P(x > 23) и P(x < 8) рассчитываются с учетом того, что ряд распределения случайных величин определяется выражением

P(x = K) = £ х 1 -a.

Для биномиального распределения параметр закона pt ~ 0,0115, а ряд распределения определяется выражением P(x = K) = CtP*(1 - P)".

Проведенные нами расчеты для p(x > 23) и p(x < 8) показали, что они не

превышают значений от 0,017 до 0,026 в первом варианте и 0,037 во втором. Это позволяет сделать вывод о том, что «выбросы» дат рождения на рассматриваемых интервалах можно считать неслучайными. Иными словами, существует зависимость склонности (несклонности) или пригодности (непригодности) людей к профессии летчика от углового положения на эклиптике планет Солнце и Марс.

Аналогичные расчеты будут справедливы и для других планет и других угловых расстояний. Проведенные исследования показали, что существуют ритмозадающие зависимости и целого ряда других факторов, влияющих на выбор профессии военного летчика, офицера-подводника и других военных профессий [2].

Исследования [1] показали взаимосвязь ритмов планет Солнечной системы, аварийности и психофизиологического состояния человека. Выделены наиболее значимые РЗФ, влияющие на психофизиологическое состояние конкретного человека, а, следовательно, возможен и прогноз его влияния на аварийность КТС (ЛА, КА, РН). С точки зрения аварийности КТС особо следует обращать внимание на периоды Солнечно-Лунных затмений, аспектирование в 90 и 180 градусов планет Меркурий, Венера, Юпитер, Сатурн, а также их нахождение в определенных местах пространства. В эти периоды необходимо проводить работы с учетом снижения психофизиологических возможностей у определенной части личного состава.

Прогнозирование интервалов времени, опасных для применения технических средств

Оценка возможности применения РЗФ для прогнозирования жизненного цикла вооружения и военной техники, в том числе таких сложных инженерных сооружений, как подводная лодка, летательный аппарат, обусловлена анализом статистических данных и опытом применения широко используемых традиционных эвристических методов и методов прогнозирования, в основе которых лежит, в основном, метод экспертных оценок. Выявлено, что применение широко известных, в том числе аналитических, методов позволяет определить примерные периоды изменения динамики интенсивности отказов, но не отвечает на вопрос: почему в процессе эксплуатации технические средства, изготовленные серийно одним и тем же заводом, коллективом разработчиков, технологов и рабочих, из идентичных материалов, в одних и тех же условиях проявляют различные свойства. В результате из серии летательных аппаратов часть полностью вырабатывает расчетный моторесурс без серьезных отказов, а другая часть оказывается в аварийной

ситуации чаще, чем прогнозируется статистическими методами. Причем управляется аппарат одним и тем же летчиком, а режим работы агрегатов не превышает допустимых параметров.

Исходя из статистических исследований, разработаны и внедрены в практику методы технического обслуживания КТС, направленные на опережающее выявление возможных отказов. Реализация этих методов требует сложного и дорогого диагностического оборудования, больших временных затрат и содержания специалистов высокой квалификации, а для сложных инженерных объектов, комплексов технических средств - специализированных ремонтных предприятий. Такой путь сегодня представляется наиболее приемлемым, но дорогостоящим. Для перспективных технических средств разрабатываются системы неразрушающего контроля, которые должны обеспечить непрерывное наблюдение за функционированием элементов КТС, что позволит сократить затраты на обслуживание, повысить техническую надежность при подготовке кораблей, летательных аппаратов, к боевому применению, но не предоставляет возможности достоверного прогнозирования аварийных ситуаций непосредственно в процессе их эксплуатации. Отсюда возникла задача поиска метода, обеспечивающего возможность опережающего прогнозирования аварийных ситуаций КТС на период до одного года и более. Выявление подобного метода позволило бы организовать более рациональное планирование проведения ремонтно-технологических работ, использование материальных ресурсов, а в более общем случае - исключить человеческие жертвы.

С целью оценки применимости РЗФ для прогнозирования аварийных ситуаций в жизненном цикле летательных аппаратов и набора статистического материала на основании данных войсковых частей проводились работы по прогнозированию жизненного цикла 10 самолетов МИГ-29. Исходные данные содержали сведения о дате начала строительства самолета, дате приемке в эксплуатацию, географические координаты начала эксплуатации, перечень нештатных ситуаций, выявленных в ходе эксплуатации.

В результате прогнозирования с использованием разработанной нами методики определены эксплуатационные особенности каждой из машин.

Сравнение прогнозных данных и реальной эксплуатации осуществлялось специалистами ГНИИ ВВС. В результате методика признана работоспособной, достоверность прогнозирования - достаточной. В 1999 году завершено обследование группы из 100 самолетов из состава воздушных армий и уточнение методики прогнозирования. Аналогичные исследования проведены по оценке жизненного цикла ряда объектов ВМФ по исходным данным ЦКБ МТ «Рубин» - проектанта, осуществляющего авторский надзор за их эксплуатацией. В результате юридически подтверждена работоспособность методики.

Прогнозирование регионов повышенной вероятности чрезвычайных ситуаций разнородного характера

В связи с большим количеством аварий и катастроф в ходе научных исследований разработана методика прогнозирования районов на поверхности Земли, где наиболее вероятны природные катаклизмы, катастрофы транспорта, неблагоприятные социально-политические события, для оценки возможных районов с повышенной интенсивностью происшествий на территории России с привязкой к времени территории России.

Математический аппарат позволяет спроецировать на карту мира (Земли) планетарные линии. Анализ имеемого статистического материала показал, что 70% аварий и катастроф вооружения и военной техники пришлось на эти районы. Разработанная методика носит название «расчета геодетических зон». В методике координаты движения планет Солнечной системы пересчитаны в географические координаты Земли, определены зоны «засветки» полями планет, области их сложения.

В результате исследований разработана карта территории России с регионами наиболее интенсивных геодетических зон, возможных авиационных происшествий. Контроль за «работой» данной карты осуществлялся специалистами Воздушной Армии. Вывод - более 70% авиационных происшествий произошли в этих зонах.

Статистический анализ «работы» аналогичных карт с зонами повышенной интенсивности чрезвычайных ситуаций природного, экологического, техногенного и политического характера приведен в отчетах и в сравнительном анализе официальных данных МЧС и прогнозов.

Сравнительный анализ метода прогноза с официальными данными МЧС

В 1994-1995 гг. совместно с МЧС России была проведена работа по оценке пригодности методики прогнозирования чрезвычайных ситуаций. На основании задания МЧС был выполнен прогноз возможных аварийных ситуаций, которые могут возникнуть в период 01.12.94-30.01.95 на территории одиннадцати субъектов Российской Федерации

- в Приволжском регионе на объектах атомного комплекса, на магистральных трубопроводах, на авиатрассах, на железной дороге и т.д. Оценка эффективности методики базировалась на сравнении прогнозных данных со сведениями о чрезвычайных ситуациях, представленных в сборнике «Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях».

Всего на территории прогнозируемого региона в декабре 1994 года произошло 19 чрезвычайных ситуаций. Совпало по характеру, дате и месту - 13. Всего на территории прогнозируемого региона в январе 1995 года произошло 13 чрезвычайных ситуаций. Совпало по дате, характеру и месту - 9. Вероятность прогноза составила в первом случае

- 68% , во втором - 72%. В каждом случае по три ситуации произошли накануне прогнозировавшейся даты по времени, месту и характеру события.

В 1994-2003 гг. комплекс методик прошел практическую проверку в войсковых частях, в ходе которой актами командиров в\ч и ЦКБ МТ подтверждена работоспособность комплекса методик, достаточность достоверности прогнозирования, целесообразность внедрения в практику параллельно с традиционными методами.

В 2000-2003 гг. методика адресного прогнозирования аварийности эксплуатируемого вооружения и военной техники прошла апробацию в Федеральном космическом агентстве. По оценке руководства ЦЭНКИ Росавиакосмоса, достоверность прогноза колеблется в пределах 0,7-0,8.

Методика практически используется в подразделениях Федерального космического агентства, управления ГШ ВС РФ и других ведомствах. Достоверность методики адресного прогнозирования аварийности системы «Оператор - техника - район» колеблется в пределах:

• интервалы времени ошибочных действий оператора - около 85%;

• интервалы времени опасные для применения технических средств - 77%;

• районы повышенной вероятности чрезвычайных ситуаций разнородного характера -около 70%.

Литература

1. НИР «Оберон-1», «Оберон-2», «Миранда-1», «Миранда-2», «Кадр-1», «Кадр-КРЛ2», «Фильм», «Метафора», «Химик», «Атом», «Фигурист ИПЕ». СПб: НИИ МО РФ, 1994-1999.

2. Бузинов А.С. Методика адресного прогнозирования вооружения и военной техники на основе ритмозадающих факторов. ВАК. 1999. 488 с.