Программный модуль автоматизированного расчета массы сосредоточенных и удлиненных зарядов для дробления льда Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 543.4:5.44.2

А. Р. Мухутдинов, И. Н. Здрок

ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА МАССЫ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ И УДЛИНЕННЫХ ЗАРЯДОВ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ЛЬДА

Ключевые слова: автоматизированный расчет, сосредоточенный заряд, удлиненный заряд, разрушение льда, масса заряда.

В данной работе разработан программный модуль, который автоматически рассчитывает числовое значение массы заряда для устройства борозд в толще льда.

Keywords: computerized analysis, concentrated charge, column charge, ice destruction(failure), mass of charge.

In this paper we developed a software module that automatically calculates the numerical value of the mass of charges for the device offurrows in the thickness of ice.

Введение

Для дробления льда и ледяных заторов используют наружные, внутренние и подледные заряды. Наружные и внутренние могут быть сосредоточенными и удлиненными. Они применяются в основном для устройства лунок основных зарядов, разрушения льдин и ледяных заторов. Наружные взрываются на поверхности льда, когда нет времени, сил и средств для подготовки внутренних или подледных зарядов. С точки зрения удельного расхода взрывчатых веществ (ВВ) наружные заряды самые неэкономичные. Внутренние устанавливают в толще льда, выемках, устраиваемых заблаговременно вручную, механическими средствами и с использованием наибольших по массе зарядов ВВ [1].

Подледные заряды помещают под толщей льда в воде на оптимальной глубине. Они наиболее эффективны по удельному расходу ВВ, их масса примерно в 1,5-2 раза меньше массы наружных зарядов и в 0,5-0,8 раза меньше массы внутренних зарядов. В то же время подледные заряды оказывают наибольшее по сравнению с наружными и внутренними зарядами негативное влияние на подводную фауну, в том числе и на рыб.

Современные информационные технологии открывают новые возможности для автоматизации процесса расчета буровзрывных эксплуатационных параметров, что является актуальным и востребованным. Высокий уровень средств разработок программного обеспечения позволяет в короткие сроки разрабатывать высокоэффективные модули, отвечающие требованиям, предъявляемым к таким системам. Известно множество прикладных программных комплексов для проектирования и моделирования буровзрывных параметров в горной промышленности, которые уменьшают объем опасных и дорогих экспериментальных работ. Однако, несмотря на большое их количество, в настоящий момент мало специализированных программ, которые обеспечивают

автоматизированный расчет буровзрывных параметров горного производства, в частности дробления льда.

Таким образом, разработка программного модуля для автоматизации процесса расчета

эксплуатационных параметров дробления льда является актуальной задачей, имеющий научный и практический интерес.

Методика и объект исследования

Целью данной работы является создание модуля «Ice_cmshing» для программного комплекса, который позволит быстро и эффективно проводить автоматизированные расчеты. Объектом исследования является масса сосредоточенных и удлиненных зарядов для устройства борозд в толще льда.

Разработка модуля осуществлялась в среде Embarcadero RAD Studio Delphi XE6 [2]. Достоинствами Delphi при создании небольших исполняемых модулей по сравнению с аналогичными средами разработок являются:

- быстрота разработки приложения (RAD);

- высокая производительность разработанного приложения;

- наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi;

- удачная проработка иерархии объектов;

- низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера.

Методика разработки программного модуля «Ice_crushing» включает в себя:

- спецификацию (выбор исходных данных и формулирование требований к программе);

- создание графического интерфейса и разработку алгоритма для решения задачи;

- кодирование (запись алгоритма на языке программирования: в данной программе - Object Pascal) с установкой защиты на неверный ввод исходной информации;

- отладку (поиск и устранение ошибок);

- тестирование (апробация программы);

- создание справочной системы.

Разработанный программный модуль Icecrushing (рис.1) имеет дружественный и интуитивно-понятный интерфейс для удобства работы пользователя. Прилагается подробная справочная система, снабженная всем необходимым материалом по данной тематике, а также ряд сопутствующих рекомендаций. Следует также отметить, что использование данного модуля

сокращает время не только на проведение расчетов, но и на поиск значений некоторых параметров. Так, в табл. 1 приведены значения поправочного коэффициента для различных бризантных (вторичных) взрывчатых веществ (повышенной и нормальной мощности (ПМ 1 и НМ 1), а также их смесей ПМ1 и НМ 1) [3, 4, 8]. Внедрение справочных данных в модуль программы сокращает трудоемкость проектирования и планирования работ.

Полученный код программного модуля Ice_crushing компактен и хорошо оптимизирован, что очень важно при использовании в компьютерном моделировании [5-7], анализе полученных данных и прогнозировании эксплуатационных параметров буровзрывных работ (фрагмент листинга представлен ниже).

Рис. 1 - Главное окно модуля Ice_crushing Значение

Таблица 1 коэффициента

поправочного

Поправочный коэффициент (Z)

Взрывчатые вещества и на вид

их смеси применяемого ВВ

Значение

коэффициента

Аммонит скальный №1 0,78 [1]

ПМ 1 0,80 [1]

НМ 1/ ПМ 1 36/54 0,85 [1]

НМ 1/ ПМ 1 50/50 0,88 [1]

НМ 1 1,00 [1]

Аммонит №6 ЖВ 1,00 [1]

Листинг программы, для вычисления масс зарядов представлено ниже:

Procedure TForm1.ВычислитьClick (Sender:

TObject);

Var

K, B, Z, M, W: real;

Q:real;

begin

//проверка на содержание числовых значений

If (Lendgth (sEdit1.Text) =0) or (Lendgth (sEdit2.Text) =0) or (Lendgth (sEdit3.Text) =0) or

(Lendgth (sEdit4.Text) =0) or (Lendgth (sEdit5.Text) =0) then begin

Application.Title:='Внимание!'; ShowMessage ('Введите все значения исходных данных!'); End

Else begin

//вводимые параметры K: =StrToFloat (sEdit1.Text); //ввести удельный расход ВВ B: =StrToFloat (sEdit2.Text); //ввести коэф. забойки

Z: =StrToFloat (sEdit3.Text);//ввести поправочный коэффициент на вид применяемого ВВ M: =StrToFloat (sEdit4.Text);//ввести коэффициент, зависящий от показателя действия взрыва

W: =StrToFloat (sEdit5.Text);//ввести ЛНС //проверка на ввод max допустимых значений If (K<=0.45) or (B<=4.75) or (Z<=1) or (M<=3483) or (W<=3.5) then begin

Application.Title:= 'Ошибка'; ShowMessage ('Превышен лимит ввода!'); End;

//проверка на ввод min допустимых значений If (K>=0.3) and (B>=1.2) and (Z>=0.78) and (M>=0.33) and (W>=1.5) then begin //расчет масс зарядов If sRadioButton1.Checked then //выбрать сосредоточенный заряд Q: =K*B*Z*M*(W*W*W)

//формула сосредоточенного заряда Else// выбрать удлиненный заряд

q: =K*B*Z*M*(W*W); //формула удлиненного заряда End

Else begin

Application.Title:= 'Ошибка'; ShowMessage ('Введите все значения исходных данных'); End;

//вывод выходного параметра в диалоговое окно ShowMessage ('Масса данного заряда равна'+' '+FloatToStrF (q, ffFixed, 4, 2) +'кг'); End; End; End;

Работа с модулем (рис. 1) включает три этапа:

1) выбор типа рассчитываемого заряда (сосредоточенный или удлиненный).

2) ввод исходных параметров [удельного расхода взрывчатого вещества, K=0,4 кг/м3; коэффициента забойки заряда, B=1,2; поправочного коэффициента на вид применяемого ВВ, Z=0,8; коэффициента, зависящего от показателя действия взрыва, M=0,41; значения линии наименьшего сопротивления (ЛНС), W=2 м] при толщине льда не более 0,4 м.

3) расчет значения массы заряда (Q).

Нажатием на кнопку «Вычислить» программа автоматически рассчитывает и показывает пользователю числовое значение массы заряда (выходного параметра) в диалоговом окне.

Таким образом, с использованием разработанного программного модуля и вышеописанной методики, можно быстро и точно рассчитать массу заряда.

Результаты работы и их обсуждение

На основе разработанного программного модуля проводился вычислительный эксперимент, т.е.

изучалось влияние коэффициента (М) на массу заряда (0 при постоянных входных параметрах (рис. 2). Однако, коэффициент М изменялся: для сосредоточенного заряда от 0,33 до 5,17, а для удлиненного - от 0,43 до 2,59. Следует отметить, что коэффициент (Ы), зависит от показателя взрыва п (0...2), который характеризует отношение радиуса воронки к линии наименьшего сопротивления.

м

Рис. 2 - График зависимости массы заряда от коэффициента (М): 1 - для сосредоточенного заряда; 2 - для удлиненного заряда

Из полученных и представленных на рисунке 2 результатов в виде зависимостей Q=f(М) видно, что изменение коэффициента М оказывает влияние на массу как сосредоточенного, так и удлиненного зарядов. Во всем изученном интервале М значение массы заряда, как для сосредоточенного, так и для удлиненного - растет, соответственно на 93% и 78%. Следует отметить, что в диапазоне значений М от 0,5 до 2,59 масса сосредоточенных зарядов должна быть в 2 раза больше, чем удлиненных.

Выводы

1. С использованием современных информационных технологий разработан

программный модуль, определяющий массу заряда (сосредоточенного или удлиненного) для дробления льда, который успешно прошел тестирование.

2. Проведен вычислительный эксперимент. Построены зависимости Q=fМ) для сосредоточенного и удлиненного зарядов, а также сделан сравнительный анализ. Показано, что в диапазоне значений М от 0,5 до 2,59 масса сосредоточенных зарядов должна быть в 2 раза больше, чем удлиненных.

Литература

1. Гребенок А.М., Одинцов Л.Г., Васильев В.А. Справочник спасателя. ВНИИ ГОЧС, М., 2006, стр. 224.

2. Мухутдинов А.Р., Окулин М.В., Вахидова З.Р. Основы прикладного программирования в Delphi с презентациями и приложениями методических рекомендаций к лабораторному практикуму и выполнению курсовых работ // Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010, 546 с.

3. Пиросправка. Справочник по взрывчатым веществам, порохам и пиротехническим составам. Москва. 2012, С.182.

4. http://www.eragun.org/ind14.html. Взрывчатые вещества ВВ, классификация.

5. А.Р. Мухутдинов, З.Р. Вахидова, М.Г. Ефимов Моделирование процесса горения твердого топлива в топочном устройстве // Вестник Казан. технол. ун-та. -2014 - Т.17, № 20. - С.114-116.

6. А.Р. Мухутдинов, З.Р. Вахидова, М.В. Двоеносова Исследование особенности горения фрезерного торфа нейросетевым моделированием // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014 - Т.17, № 22. - С. 55-57.

7. Мухутдинов А.Р., Вахидова З.Р. Результаты изучения картины процесса горения твердого топлива с использованием информационных технологий // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013 - Т.16, № 3. - С. 69-72.

8. Хмельницкий Л.И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам. Часть 1 - М С.44 (1962).

© А. Р. Мухутдинов - д-р техн. наук, проф. КНИТУ, muhutdinov@rambler.ru; И. Н. Здрок - студент КНИТУ, bugaga21@bk.ru.

© A. R. Mukhutdinov - Doctor of Science, prof. KNRTU, muhutdinov@rambler.ru; I N. Zdrok - student KNRTU, bugaga21@bk.ru.