CC BY
8
Кирьянова Мария Николаевна, канд. техн. наук, доцент, ginger-libra@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Плясов Алексей Валентинович, канд. техн. наук, доцент, plyasov-a@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES OF STUDYING TECHNICAL DISCIPLINES USING DISTANCE AND FULL-TIME LEARNING ON THE EXAMPLE OF THE COURSE «APPLIED MECHANICS» AT THE TSU
INTERNET INSTITUTE.
M.N. Kirianova, A.V. Plyasov
The main methods of implementing distance learning are considered. The analysis of the differences between distance and full-time education of technical disciplines is given on the example of the course «Applied mechanics» of the TSU Internet Institute. It is shown how it is necessary to build and implement a distance learning course so that it is effective.
Key words: distance learning, electronic learning resource, multimedia.
Kirianova Maria Nikolaevna, candidate of technical science, docent, ginger-libra@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Plyasov Aleksey Valentinovich, candidate of technical science, docent, plyasov-a@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004; 621
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-209-214
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ АКТУАЛИЗАЦИИ СВОЙСТВ БРОНЕЗАЩИТЫ
И.К. Устинов, О.А. Артеменко, Е.И. Устинов, А.М. Зуев
В статье рассматриваются вопросы энерготехнических процессов, которые возникают в результате соприкосновения средств поражения с бронезащитой различных конструкций, которые выполнены с применением новейших достижений в науке и технике [1-2]. Анализируется сложный механизм разращения поверхности бронезащиты в моменты поражения объектами воздействия, которые включают в себя транспортные и кинетические процессы на основе теории энерготехнических процессов [3].
Ключевые слова: бронезащита, транспортировка, энерготехнический процесс, кинетика.
Применение бронезащиты с целью поглощения и рассеивания средств поражения (поражающего фактора), в том числе энергии и импульса, представляет собой комплексный энерготехнологический процесс, который включает [4-25].
Транспортные процессы [4-8, 15-17]:
транспортировку средств поражения в зону бронезащиты;
транспортировку поражающей энергии в зону бронезащиты;
транспортировку поражающего импульса (момента импульса) в зону бронезащиты;
транспортировку средств поражения из зоны бронезащиты за пределы охраняемого субъекта с продуктами утилизации;
транспортировку поражающей энергии из зоны бронезащиты за пределы охраняемого субъекта с продуктами утилизации;
транспортировку поражающего импульса (момента импульса) из зоны бронезащиты за пределы охраняемого субъекта с продуктами утилизации;
209
транспортировку поражающего вещества поражения из зоны бронезащиты в тело охраняемого субъекта;
транспортировку поражающей энергии из зоны бронезащиты в тело охраняемого субъекта;
транспортировку поражающего импульса (момента импульса) из зоны бронезащиты в тело охраняемого субъекта.
Кинетические (преобразовательные) процессы [7-14] утилизации поражающих субстанций включают:
кинетику (преобразование) средств поражения в зоне бронезащиты;
кинетику (преобразование) поражающей энергии в зоне бронезащиты;
кинетику (преобразование) поражающего импульса (момента импульса) в зоне броне-
защиты;
кинетику (преобразование) остаточного вещества средства поражения с продуктами утилизации в теле охраняемого субъекта;
кинетику (преобразование) остаточной поражающей энергии с продуктами утилизации в теле охраняемого субъекта;
кинетику (преобразование) остаточного поражающего импульса (момента импульса) с продуктами утилизации в теле охраняемого субъекта.
Безразмерные координаты и хронометрические параметры. Перечисленные энерготехнологические процессы актуализируют транспортировку и кинетику (преобразование) субстанций вещества, энергии и импульса (момента импульса) [4-15,22-25] применительно к бро-незащите. Поглощение или рассеивание вещества, энергии и импульса от средства поражения определяет эффективность служебных свойств бронезащиты.
Из уравнения Ньютона для вязких веществ следует, что поток импульса пропорционален градиенту концентрации импульса (р^). Уравнение Фика показывает, что поток вещества пропорционален градиенту концентрации вещества (с). Закон Фурье определяет поток энергии, который пропорционален градиенту концентрации энергии (&Оу) .Таким образом, потоки
вещества, энергии и импульса математически описываются одними и теми же уравнениями. Отличие этих уравнений состоит в коэффициентах пропорциональности градиента концентраций вещества (с), энергии (&Оу) и импульса (р^). Коэффициенты пропорциональности
представляют собой одноразмерные величины - коэффициент диффузии В, температуропроводности а, кинематической вязкости V .
Такой подход к описанию физических процессов позволил применить для анализа транспортировки и утилизации субстанций в бронезащите безразмерную зависимость [4-19]:
_ —АфТ__(1)
к АФ2+Т
Безразмерные комплексы Ьк, А, Ф, Т образуют энерготехнологические координаты: Ьк - безразмерный комплекс, отношение действительного потока субстанции к минимальному; Т - безразмерный комплекс, определяющий соотношения транспортных потоков; Ф -безразмерный комплекс, определяющий соотношение между кинетическим и транспортным потоками; А - безразмерная величина, определяющая соотношение между кинетической зоной разрушения бронезащиты и транспортной областью для каждого из перечисленных энерготехнологических процессов.
Транспортная область - совокупность режимов энерготехнологических процессов, в которых определяющими являются транспортные процессы, математический аппарат для описания этой области базируется на уравнениях переноса импульса, вещества и энергии.
Кинетическая область - совокупность режимов энерготехнологических процессов, в которых определяющими являются кинетические процессы. Кинетические (разрушительные) процессы носят экспоненциальный характер и определяются константой скорости, которая в физических явлениях связана с распределением Больцмана ехр(-Е/кТ), где Е - энергия активации; к - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура. Математический аппарат для описания кинетической области базируется на уравнении кинетики разрушения, определяющем скорость преобразования вещества (энергии, импульса), которая прямо пропорциональна отклонению системы от стабилизированного состояния [8-18].
Из безразмерного комплекса (1) следуют, как пространственные параметры транспортировки, так и хронометрические (временные) параметры преобразования, например, для вещества:
хронометрический концентрационный напор Дс ;
кинетическая константа скорости разрушения К :
dL = -К(с - ср) = -КДс . (2)
d х V
На границе кинетической и транспортной областей расположена область максимальной эффективности служебных свойств бронезащиты. Эта область определяется из анализа функции (1), который показывает, что имеется оптимальное соотношение переменных, при котором процессы поглощения и рассеивания идут с максимальной эффективностью. При постоянных значениях А и Т оптимальные значения эффективности определяются при параметре Ф, который находится по формуле
ф(3)
При этом численное значение эффективности
ZK =^ï. (4)
К 2
Анализ оптимальной области показывает, что зависимость изменения концентраций субстанций во времени близка к экспоненте.
Для общего случая безразмерный параметр А определится по формуле: А = (объем кинетического слоя)/(площадь поверхности между кинетическим и транспортным слоями) -ДХ [8].
На базе основного уравнения энерготехнологических процессов (1) получим анализ эффективности бронезащиты для предельных случаев функционирования . При АФ ^ да получаем известные уравнения Фика (для переноса вещества), Фурье (для переноса энергии) и Ньютона (для переноса импульса). В свою очередь, уравнения кинетики получаются при условии Т ^ да.
После интегрирования уравнения кинетики (2) получаем основное уравнение для обобщения кинетических кривых бронезащиты.
Выводы:
1. Применение бронезащиты с целью поглощения и рассеивания вещества, энергии и импульса (момента импульса) средств поражения (поражающего фактора) представляет собой комплексный энерготехнологический процесс, который включает транспортировку и преобразование перечисленных субстанций.
2. Комплексный процесс в соответствии с безразмерным уравнением энерготехнологической эффективности позволил обобщить транспортировку и утилизацию субстанций в бронезащите.
3. На базе безразмерного уравнения энерготехнологических процессов получен анализ и параметры эффективности бронезащиты.
Список литературы
1. Сериков С.В., Устинов И.К., Коржавый А.П. Перспективный технологии бронезащиты: модели. материалы, конструкции. Наукоёмкие технологии. 2021. Т. 22. №2. С. 43-51.
2. Сериков С.В., Устинов И.К., Коржавый А.П. Защита объекта от локального разрушения. Наукоёмкие технологии. 2021. Т. 22. № 4. С. 12-15.
3. Устинов И.К. Методические аспекты промышленного применения физико-технических мультипликативных методов. Калуга. «ВашДомЪ», 2020. 202 с.
4. Средства индивидуальной бронезащиты. ГОСТ Р 52080-2003. М., 2003.
5. Лысенко Л.В. Энерготехнологические процессы. Теоретические основы. Saarbrücken, 2019. 61 с.
6. Lisenko А., Shatalov V., Lisenko S. Епе^у-ТеЛпо^юа1 Ргосеssеs ш Е1етеп^ оf Магше Е^шееп^ // 1йегпайопа1 Со^егепсе оп МагШте ТеЛпо1о§у. Таiреi. 2007. Р. 123-128.
7. Шаталов В.К., Буланов А.В., Лысенко А.Л. Физическая интерпретация энерготехнологических координат // Энерготехнологические процессы. Проблемы и перспективы: Сб. тр.М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. С. 18-25.
8. Шаталов В.К., Лысенко А.Л. Параметры и безразмерные комплексы, обобщающие энерготехнологические комплексы // Энерготехнологические процессы. Проблемы и перспективы: Сб. тр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. С. 25-30.
9. Лысенко Л.В. Теоретические основы конструкторских оценок энерготехнологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1997. 64 с.
10. Лысенко Л.В., Буланов А.В., Лысенко А.Л. Оценка кинетики энерготехнологических процессов // Энерготехнологические процессы. Проблемы и перспективы: Сб. тр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. С. 46.
11. Лысенко Л.В., Буланов А.В., Лысенко А.Л., Шишкин В.А. Философия кинетики // Энерготехнологические процессы. Проблемы и перспективы: Сб. тр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. С. 151.
12. Лысенко Л.В., Лысенко А.Л., Шишкин В.А. Оценка кинетики энерготехнологических процессов при утилизации пропульсивных комплексов // Экологические проблемы утилизации АПЛ и развитие ядерной энергетики в регионе: Сб. тр. Международной конф. М.: изд-во «Третий Рим», 2003. С. 94-95.
13. Шаталов В.К., Лысенко Л.В. Теория диффузионно-кинетической модели при микродуговом оксидировании. Коррозия: материалы, защита. 2006. № 10. С. 40-43.
14. Шаталов В.К., Лысенко Л.В., Макаренко И.В., Мамонов А.М., Титков А.Н., Травин В.В. Топография поверхности титановых сплавов после термоводородной обработки // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 5. С. 59-68.
15. Leonov V.P., Gorynin I.V., Kudryavtsev A.S., Ivanova L.A., Travin V.V., Lysenko L.V. Titanium alloys in steam turbine construction // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. Т. 6. № 6. С. 580-590.
16. Shatalov V.K., Korzhavy A.P., Lysenko L.V., Mikhaylov V.I., Blatov A.A. Increasing the strength of the deposits of titanium alloys using rods process by microarc oxidation // Welding International. 2017. Т. 31. № 12. С. 964-968.
17. Shatalov V.K., Lysenko L.V., Govorun T.A., Shtokal A.O. Technological procedure for the formation of an oxide layer on the surfaces of structures made of titanium alloys // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2019. Т. 55. № 7. С. 1352-1356.
18. Горынин И.В., Леонов В.П., Кудрявцев А.С., Иванова Л.А., Травин В.В., Лысенко Л.В. Титановые сплавы в паротурбиностроении // Вопросы материаловедения. 2014. № 2 (78). С. 48-62.
19. Кашинский В.И., Лысенко Л.В., Минаев АН., Минаев Е.Н. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ МОРСКОГО ФЛОТА В книге: Защита-95. 1995. С. 73-74.
20. Шаталов В.К., Лысенко Л.В., Лысенко С.Л. Способ получения защитных покрытий на поверхности металлов и сплавов. Патент на изобретение RU 2263728 C2, 10.11.2005. Заявка № 2003133085/02 от 11.11.2003.
21. Травин В.В., Лысенко Л.В. Исследование процессов деформирования титановых сплавов в зонах концентрации // Направления развития турбиностроения на ОАО "Калужский турбинный завод". сборник статей. Калуга, 2007. С. 255-262.
22. Горбунов А.К., Коржавый А.П., Лысенко Л.В., Лысенко А.Л., Шаталов В.К. Элементы теоретических основ природоподобных процессов // Наукоемкие технологии. 2015. Т. 16. № 6. С. 52-57.
23. Лысенко Л.В., Горбунов А.К., Коржавый А.П., Шаталов В.К., Лысенко А.Л. Некоторые подходы к разработке энергосберегающих технологий, основанных на транспортных формах переноса момента импульса // Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 7. С. 020-025.
24. Лысенко Л.В., Шаталов В.К., Горбунов А.К., Лысенко А.Л., Овчаренко И.Н. Энерготехнологическая интерпретация основного закона динамики // Наукоемкие технологии. 2014. Т. 15. № 8. С. 55-58.
25. Lysenko L.V., Gorbunov A.K., Kritskaya A.R. Procédés de technologie énergétique. fondements théoriques Blockchain / Sarrebruck, 2020.
Устинов Игорь Кириллович, канд. техн. наук, доцент, Ustinovigorkir@,yandex. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Артеменко Ольга Александровна, канд. пед. наук, доцент, Meneserin@mail.ru Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
212
Устинов Егор Игоревич, студент, Ustinovegor.igorevich@gmail.com Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Зуев Алексей Михайлович, старший преподаватель, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
THEORETICAL FOUNDATIONS OF ENERGY-TECHNOLOGICAL PROCESSES WHEN UPDATING THE PROPERTIES OF BODY ARMOR
I.K. Ustinov, O.A. Artemenko, E.I. Ustinov, A.M. Zuev
The article deals with the issues of energy-technical processes that arise as a result of the contact of weapons with armor protection of various designs, which are made using the latest achievements in science and technology [1-2]. The complex mechanism of the expansion of the armor protection surface at the moments of impact by objects of impact, which include transport and kinetic processes, is analyzed based on the theory of energy-technical processes [3].
Key words: armor protection, transportation, power engineering process, kinetics.
Ustinov Igor Kirillovich, candidate of technical sciences, docent, ustinovigorkir@yandex.ru, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (National Research University),
Artemenko Olga Alexandrovna, candidate of pediatric sciences, docent, Meneserin@mail.ru, Russia, Kaluga, Kaluga branch of Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (National Research University),
Ustinov Egor Igorevich, student, Ustinovegor. igorevich@gmail. com, Russia, Kaluga, Kaluga branch of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (National Research University),
Zuev Aleksey Mikhailovich, senior lecturer, Russia, Kaluga, Kaluga branch of Moscow State Technical University named after N.E. Bauman (National Research University)
