CC BY
63
В настоящее время, из-за ограничения массово-габаритных характеристик, радиационная защита любого космического аппарата не может обеспечить снижения дозовых нагрузок на членов экипажа до уровня, принятого в качестве норм облучения персонала наземных ядерно-технических установок. Необходим принципиально новый подход к конструированию биологической защиты, позволяющий ослабить влияние ионизирующего излучения до установленных норм при меньшей массе защиты космической ЯЭУ.
Разработаны методы и технология получения облегченного, высокопрочного, термо- и радиационно- стойкого армированного нановолокнами конструкционного полимерного композиционного материала, обладающего высоким сечением захвата к нейтронному и гамма-излучению [1-12]. Установлены особенности поглощения, отражения и прохождения рентгеновского и гамма-излучений при их взаимодействии с наполненными полимерами [13-16]. Формирование композиционного материала защиты послойное. Толщина одного нейтронно-защитного слоя от 50 до 200 мкм. На каждый защитный злой наноармированного полимерного композита наносится гамма- защитный слой тяжелых элементов толщиной от 20 до 1000 нм (1 мкм). Толщина конечного композита определяется необходимым уровнем радиационной защиты и условиями эксплуатации. Достигнут значительный технико-экономический эффект, заключающийся в увеличении эффективности и снижении массы радиационной защиты бортового оборудования и пилотных отсеков космических аппаратов с ЯЭУ.
Предварительные расчеты показали, что при плотности материала 2,1 - 2,4 г/см3 эквивалентная защита от гамма-излучения с энергией 2,5 МэВ по свинцу составит 1,5, а эквивалентная защита от быстрых нейтронов по гидриду лития составит 1,3. Данные показатели определяют снижение массы существующей комплексной защиты космической ЯЭУ как минимум в 3 раза.
Литература
1. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В.И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.
2. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.
3. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А.В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 128.
4. Павленко В.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. №3. С. 113-116.
5. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки.
2010. № 2. С. 99-103.
6. Павленко В. И. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.
7. Thermoplastic constructional composite material for radiation protection Pavlenko V. I., Yastrebinskii R. N., Kuprieva O. V., Epifanovskii I. S. // Inorganic Materials: Applied Research. 2011. Т. 2. № 2. С. 136-141.
8. Ястребинская А. В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. №
2. С. 173.
9. Структурообразование металлоолигомерных водных дисперсий / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 121-123.
10. Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Матюхин П. В., Воронов Д. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 74-77.
11. Огрель Л. Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Бондаренко Г. Н. / Строительные материалы. 2005. № 9. С. 82-87.
12. Огрель Л. Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В. // Строительные материалы. 2004. № 8. С. 48-49.
13. Расчеты процессов прохождения гамма-квантов через полимерный радиационно-защитный композит/ Павленко В. И., Липканский В .М., Ястребинский Р.Н.//Инженерно-физический журнал. 2004. Т.77. №1. С. 12-15.
14. Моделирование прохождения высокоэнергетических электронов в высоконаполненном полимерном композите / Соколенко И. В., Ястребинский Р.Н., Крайний А. А., Матюхин П. В., Тарасов Д. Г. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. №6. С.145-148.
15. Pavlenko V. I. Simulation of the processes of gamma-radiation transport through shielding containers for radioactive waste / Pavlenko V.I., Yastrebinskii R.N., Lipkanskii V.M. // Russian Physics Journal. 2003. Т. 46. №10. С.1062-1065.
16. Pavlenko V. I. modeling of processes of interaction of high-energy radiations with radiation-protective oxide of iron composites / Pavlenko V. I., Yastrebinskij R. N., Degtyarev S. V. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т. 10. № 1-2. С. 46-51.
Соколов А.А.1, Чихтисова Ф.В.2, Коломыц А.М.3, Кочиев Г.Д.4, Саламов З.Г.5.
'Кандидат технических наук, доцент; 2аспирантка, 3аспирант, 4аспирант, 5аспирант. Северо-Кавказский горнометаллургический институт (государственный технологический университет).
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Аннотация
В работе освещены вопросы создания нового алгоритмического обеспечения системы анализа и обработки информации по техногенным циклам промышленных процессов предприятий. Приведены блок схемы основных из разработанных алгоритмов, внедрение которых, значительно повышает эффективность работы системы и открывает новые пути по возможности исследования техногенных загрязнений.
Ключевые слова: система анализа и обработки информации, алгоритмы, программное обеспечение.
Sokolov A.A.1, Chihtisova F.V.2, Kolomits A.M3, Kochiev G. D. 4,
Salamov Z.G.5
'PhD, associate professor, ^Postgraduate student, 3Postgraduate student, ^Postgraduate student, ^Postgraduate student, The North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (the State technological university)
DEVELOPMENT OF ALGORITHMS FOR ANALYSIS AND INFORMATION PROCESSING SYSTEM
Abstract
71
In work questions of creation of new algorithmic providing system of the analysis and information processing on technogenic cycles of industrial processes of the enterprises are taken up. The block of the scheme of the main of the developed algorithms, which introduction are given, considerably increases overall performance of system and opens new ways whenever possible researches of technogenic pollution.
Keywords: analysis and information processing system, algorithms, software.
Введение. Несмотря на достаточно опыт применения систем анализа и обработки информации (далее САОИ) в промышленнотехногенных системах (далее ПТГС) имеет место ряд пробелов, в организации и самих структурах САОИ, среди которых недостаточное в алгоритмическом обеспечении анализа и обработки информации по техногенным циклам промышленного предприятия. Для устранения указанной проблемы коллективом молодых ученых под руководством Соколова А.А. был разработан ряд алгоритмов, с внедрением которых эффективность работы САОИ по исследованию техногенных циклов возросла на 17% по результатам внедрения на промышленных предприятиях Республики Северная Осетия - Алания [1-3].
Цель исследований, и ее практическое достижение.
Принцип работы САОИ с учетом нового алгоритмического обеспечения заключается в следующем - информационные потоки, направляемые с приборов учета и контроля информационно-измерительной системы поступают последовательно в блоки анализа, сравнения, моделирования и прогнозов, далее на основании выполнения условий представленных на рисунках 1 и 2 соответственно, в виде блок-схем формируется ряд управленческих решений по:
1) сложившейся ситуации техногенного загрязнения системы;
2) сохранению устойчивости системы в целом, используя рекомендуемые инженерные решения.
Рис. 1 - Условия поддержки принятия решений алгоритмом по анализу техногенных загрязнений
72
Рис. 2. Условия поддержки принятия решений алгоритмом по управлению САОИ устойчивостью ПТГС
Разработанные алгоритмы позволили произвести анализ распространения техногенных загрязнений в различных средах, и учесть вероятности их фонового накопления на различных временных интервалах. Установка специального блока-контроллера, распознающего выход из строя отдельных элементов системы, сократила вероятность аварийных остановок системы, своевременно информируя обслуживающий персонал и самостоятельно корректируя работу системы.
Критическое обсуждение результатов исследований.
В результате проведенных научным коллективом исследований по созданию нового алгоритмического обеспечения СОАИ, для изучения техногенных циклов промышленных предприятий были созданы и затем вовлечены в научный оборот новые алгоритмы, снабженные блоком-контроллером распознающим выход из строя отдельных элементов системы, и учитывающие фоновое накопление техногенных выбросов на различных временных интервалах. Научные положения настоящей работы внесли существенный вклад в разработку новых и совершенствование существующих методов и средств анализа обработки информации и управления сложными системами.
Литература
1. Петров Ю.С., Соколов А.А. «СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ». Патент на изобретение RUS 2339079 07.11.2006.
2. Соколов А.А., Петров Ю.С., Соколова О.А. «СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ». Патент на полезную модель RUS 84144 16.01.2009.
3. Соколов А.А. «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩИЕ ЭКОСИСТЕМЫ
РАЗРАБОТАННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ».
Перспективы науки. 2010. № 4. С. 110-113.
4. Соколов А.А., Соколова О.А., Соколова Е.А.
«РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ».
Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2009. № 7. С. 169-172.
5. Соколов А.А. «РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АНАЛИЗА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ И
УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ».
Доклады Московского общества испытателей природы. 2010. Т. 44.
6. Соколов А.А. «АНАЛИЗ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ Москва, 2010. Сер. Т. 46 Доклады МОИП / Московское о-во испытателей природы.
7. Соколов А.А. «К ПРОБЛЕМЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВЫХ ВОД». Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2009. С. 69.
73
8. Соколов А.А. «КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩИЕ ЭКОСИСТЕМЫ ИННОВАЦИОННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ И МЕТОДАМИ (НА ПРИМЕРЕ МОЗДОКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ - АЛАНИЯ)».
Экология урбанизированных территорий. 2010. № 2. С. 94-97.
Шаповалов Н. А.
Доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ
МИКОЛОГИЧЕСКОЙ АГРЕССИИ
Аннотация
Определена деградационная функция несущей способности центрально-нагруженных элементов в результате биологической коррозии. Полученная функция позволяет с заданной надежностью оценивать деградацию полимерных композиционных материалов в агрессивных средах и прогнозировать изменение несущей способности центрально-нагруженных элементов в условиях микологической коррозии.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, агрессивная среда, прогнозирование несущей способности.
Shapovalov N. A.
Doctor of Engineering, professor, Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhova FORECASTING OF DURABILITY OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS IN THE CONDITIONS OF
MYCOLOGIC AGGRESSION
Abstract
Degradatsionny function of bearing ability of the central loaded elements as a result of biological corrosion is defined. The received function allows with set reliability to estimate degradation of polymeric composite materials in hostile environment and to predict change of bearing ability of the central loaded elements in the conditions of mycologic corrosion.
Keywords: polymeric composite materials, hostile environment, forecasting of bearing ability.
Известно [1], что диффузия метаболитов плесневых грибов в структуру строительных материалов стимулирует деградационные процессы, в результате которых снижается их прочность. Интенсивность деградации строительных материалов, в первую очередь, зависит от концентрации агрессивной среды и плотности структуры материала [2]. С целью прогнозирования долговечности строительных материалов, эксплуатируемых в условиях микологической агрессии, возможно использование метода деградационных функций. При этом изменение механических свойств строительных материалов по сечению образца под действием агрессивных сред характеризуют изохроны деградации [3-11].
На основе анализа деградационных моделей была определена деградационная функция несущей способности центральнонагруженных элементов в результате биологической коррозии D(N):
cfi. х, у\ЬА
1___________
i khJl
Fm (1)
Послойный анализ физико-механических свойств полистирольного, полиэфирного и эпоксидного композитов, позволил получить зависимости изменения модуля упругости по сечению образцов [12-16].
Выразим деградационную функцию несущей способности центрально-нагруженных элементов через начальный модуль упругости (Е0) и показатель структуры материала и:
,,, <., •:( -£;нЧ'2-А>) I t /:\л
/ >1Л I - ' ' -
г,/:, 2 t к„ч (2)
Полученная функция позволяет с заданной надежностью оценивать деградацию полимерных композиционных материалов в агрессивных средах и прогнозировать изменение несущей способности центрально-нагруженных элементов в условиях микологической коррозии.
Работа выполнялась при поддержке гранта РФФИ №12-08-97534.
Литература
1. Механизм микодеструкции полиэфирного композита / Павленко В.И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В., Ветрова Ю. В. // Международный научно-исследовательский журнал, Research Journal of International Studies. 2013. № 10-2 (17). С. 68-69.
2. Ястребинская А. В. Коррозионностойкие полимеркомпозиты на основе эпоксидных и полиэфирных олигомеров для строительства / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Перспективы развития строительного комплекса. 2012. Т. 1. С. 243-247.
3. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.
2011. №3. С. 113-116.
4. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки.
2010. № 2. С. 99-103.
5. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Едаменко О. Д., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.
6. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В. И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.
7. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.
8. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О.Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А. В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 128.
9. Ястребинская А. В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 173.
10. Полимербетонная смесь / Огрель Л. Ю., Павленко В. И., Карнаухова А. В., Кирияк И. И. // Патент на изобретение RUS 2225377 15.04.2002.
74
