rol_nauki_v_razvitii_obshchestva_sbornik_statey_mezhdunarodn

определений, уступая лишь статическим испытаниям натурных свай. Если при этом учесть, что точка статического зондирования в 10…15 раз дешевле статического испытания сваи и требует для своего проведения в 100…150 раз меньше времени, становится понятным, почему в истекшем веке статическое зондирование так быстро завоевало популярность и стало обязательным элементом изысканий для строительства промышленных или гражданских объектов на свайных фундаментах.

В настоящее время есть основания считать, что статическое зондирование может быть не менее эффективным в других видах строительства, в том числе при проектировании объектов природообустройства. Действительно, работы по природообустройству обычно охватывают большие территории, они, как правило, связаны с выполнением значительных объемов земляных работ, устройством карьеров для добычи грунтовых строительных материалов, бетонированием различных подземных конструкций, возведением свайных фундаментов. Для

большие территории, так чтобы на последующих этапах изысканий уточнять полученные приближенные сведения с помощью более точных определений. Таким требованиям наилучшим образом соответствует статическое зондирование, которое в комплексе с ограниченным объемом более точных определений способно обеспечивать и быстроту, и надежность инженерно-геологической оценки территории. Следует лишь отметить, что при использовании статического зондирования в сфере природообустройства несколько меняется актуальность некоторых задач. Так, для проектирования объектов природообустройства значительно чаще, чем для промышленных и гражданских объектов необходимы сведения о пространственном распределении различных литологических разновидностей грунтов (песков, глин, суглинков и др.) на больших территориях. Это связано с поиском мест развертывания карьеров грунтовых строительных материалов для возведения дамб, земляных плотин, выбора мест расположения прудов, водохранилищ, трасс каналов и т.д.

В настоящее время российские нормы содержат таблицы и формулы, с помощью которых можно по данным зондирования рассчитывать несущую способность свай [1], определять механические свойства глинистых и песчаных грунтов (угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации), оценивать плотность сложения песков, консистенцию глинистых грунтов [2]. В этом направлении российские нормы представляются более совершенными, по сравнению с американские или западноевропейскими нормами, которые в области зондирования значительно менее конкретны и точны. Однако в российских нормативных документах почему-то совершенно отсутствуют какие-либо указания по распознаванию литологических разновидностей грунтов по данным зондирования, в то время как в зарубежных нормативных и рекомендательных документах этот вопрос разработан достаточно подробно. Это серьезная недоработка разработчиков отечественной строительной нормативной базы, потому что исследования этого вопроса велись в нашей стране с 60-х годов, т.е. и в бывшем СССР, и в Российской Федерации, о чем свидетельствует множество публикаций [3]. Тем не менее внимание к такому вопросу все же было недостаточно, в связи с чем в данном вопросе возникло определенное отставание от зарубежного уровня. В этой связи вопрос об оценке литологических разновидностей грунтов следует рассмотреть подробнее.

21

В отечественной и мировой практике, как известно, применяются два типа зонда. Первый тип измеряет удельное сопротивление грунта под конусом (коническим наконечником) зонда qc и «боковое сопротивление» – общее сопротивление грунта Q

распознавания литологических типов грунтов используются установки с зондами только II типа. Основным критерием распознавания литологических разновидностей грунтов является (как в нашей стране, так и за рубежом) отношение сопротивления грунта на

основе обработки большого числа данных инженерно-геологических изысканий в западных регионах США (см. в кн. [4]).

Рис. Карта-схема В. Дж. Дугласа и Р.С. Ольсена (а) и ее российский эквивалент (б)

Оценка вида грунта производится по двум показателям: сопротивлению грунта

под конусом зонда qc и фрикционному отношению fs/qc ( 100%) В зависимости от соотношения всех этих величин авторы выделяют 8 видов грунта и приводят закономерности изменения некоторых их свойств. Для удобства они выделяют изолиниями зоны различных боковых сопротивлений fs.

Несмотря на привлекательность такой карты-схемы, ее нельзя в неизменном виде использовать в отечественной практике по двум причинам.

Во-первых, классификации грунтов в российском ГОСТе и зарубежных стандартах несколько различаются [5, 6]. Вместо привычного для российского специалиста разделения грунтов на четыре вида – глины, суглинки, супеси и пески, в западноевропейских и американских классификациях фигурируют только три «узловых» вида: глина (clay), пыль (silt), песок (sand) и различные производные от них («глинистая пыль», «пылеватая глина», «опесчаненная пыль» и т.д.). Перевод таких «производных» понятий неодинаков в различных отечественных публикациях, в связи с чем переработка рассматриваемой карты-схемы на российскую терминологию требует серьезного анализа.

22

Во-вторых, размеры муфты трения у зарубежных зондов составляют 90…130 мм, а российских зондов 310 мм. Большинство зарубежных и российских специалистов считает, что это не отражается на получаемых результатах, однако исследования БашНИИстроя, проводимые в истекшем веке, показали, что это т не так [3]. Сопротивление грунта на поверхности муфты распределяется неравномерно: по мере удаления от конуса оно уменьшается, в связи с чем сопротивление fs у российских зондов должно быть на 10…15% ниже, чем у западноевропейских или американских.

На рис. 1б показан российский аналог карты схемы, составленный нами с учетом приведенных выше факторов.

При использовании карты-схемы на рис. 1б необходимо помнить, что она, как и ее «прообраз» 1а, является приближенной, поэтому результаты ее применения должны корректироваться по данным проходки скважин, так чтобы на каждые 5…7 точек зондирования приходилось не менее одной скважины.

Список использованной литературы:

1.СП 24.13330-2011 Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП

2.02.03-85*) / Минрегион России. –М. 2011.

2.СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96.

3.Рыжков И.Б., Исаев О.Н. Статическое зондирование грунтов. М.: Изд. АСВ. 2010. -496с

4.Lunn T., Robertson P.K. and Powell J.J.,M. Con penetration testing in geotechnical practice. London and New York: Spon Press, 2004. -312 p.

5.ГОСТ 25100-2011: Грунты: Классификация, М.: Росстандарт.

6.Eurocode 7: Geotechnical design – Part 3: Design assisted by fieldtesting/ DD EN 1997-3:2000.

©Г.Р. Байгубекова, Р.Ф. Мустафин, И.Б. Рыжков, 2014

УКД 004

О.В.Босова, магистрант 1 года обучения факультета магистратуры Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Е.И.Рымко, магистрант 1 года обучения факультета магистратуры Воронежский государственный архитектурно-строительный университет О.В.Меркулов, ведущий специалист по рискам группы страхового сюрвея

ООО "ИКЦ"Аудит безопасности", Г. Воронеж, Российская Федерация

ВИД ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ - ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ

На сегодняшний день многие сферы человеческой деятельности уже трудно представить без использования высоких технологий, в частности, информационных систем на базе программно-аппаратных вычислительных средств.

Увеличение объема информации, поступающей непосредственно к руководителям разного рода структур, предприятий и даже немногочисленных отделов организаций, усложнение решаемых задач, необходимость учета большого числа взаимосвязанных факторов и быстро меняющейся обстановки настоятельно требуют использовать

23

вычислительную технику в процессе принятия решений. В связи с этим появился класс информационных систем - это системы поддержки принятия решений (СППР).

Термин "система поддержки принятия решений" впервые использовался ещё в начале семидесятых годов ХХ в. За это время дано много определений СППР.

Например, в литературе встречается следующее определение СППР: "Системы поддержки принятия решений являются человеко-машинными объектами, которые позволяют лицам, принимающим решения (ЛПР), использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем". В этом определении подчеркивается предназначение СППР для решения слабоструктурированных и неструктурированных задач. К слабоструктурированным задачам относятся задачи, которые содержат как количественные, так и качественные переменные, причем качественные аспекты проблемы имеют тенденцию доминировать. Неструктурированные проблемы имеют лишь качественное описание.

Существует и такое определение: "система поддержки принятия решений - это компьютерная система, позволяющая ЛПР сочетать собственные субъективные предпочтения с компьютерным анализом ситуации при выработке рекомендаций в процессе принятия решения".

Также СППР определяется "как компьютерная информационная система, используемая для различных видов деятельности при принятии решений в ситуациях, где невозможно или нежелательно иметь автоматическую систему, полностью выполняющую весь процесс решения".

Все три определения не противоречат, а дополняют друг друга и достаточно полно характеризуют СППР.

Человеко-машинная процедура принятия решений с помощью СППР представляет собой циклический процесс взаимодействия человека и компьютера. Цикл состоит из фазы анализа и постановки задачи для компьютера, выполняемой (ЛПР), и фазы оптимизации (поиска решения и выполнения его характеристик), реализуемой компьютером.

Таким образом, можно отметить, что СППР обеспечивают следующее:

1.Помогают произвести оценку обстановки (ситуаций), осуществить выбор критериев и оценить их относительную важность.

2.Генерируют возможные решения (сценарии действий).

3 . Осуществляют оценку сценариев (действий, решений) и выбирают наилучший.

4.Обеспечивают постоянный обмен информацией об обстановке принимаемых решений и помогают согласовать групповые решения.

5.Моделируют принимаемые решения (в тех случаях, когда это возможно).

6.Осуществляют динамический компьютерный анализ возможных последствий принимаемых решений.

7.Производят сбор данных о результатах реализации принятых решений и осуществляют оценку результатов.

Системы поддержки принятия решений могут быть сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные СППР представляют собой информационную систему, установленную на одной вычислительной машине. Они проще, чем распределенные системы, так как в них

отсутствует проблема обмена информацией.

Возможны следующие подтипы сосредоточенных СППР:

1.Решение в автоматическом режиме принимает система принятия решений, состоящая из одного узла. Такая система включает в себя ЭВМ, систему автоматического и/или ручного ввода информации и средства представления решения (возможно стандартное

24

устройство вывода). Примером такой системы может быть система тушения пожара на каком-нибудь особо опасном объекте.

2. Решение принимает специалист, имеющий в своем распоряжении СППР. Система может включать в себя экспертные системы, моделирующие программы, средства оценки принятых решений и т. д.

Распределенные СППР могут быть разделены пространственно и/или функционально. В общем случае пространственно распределённые состоят из локальных СППР, расположенных в связанных между собой узлах вычислительной сети. Каждый узел может независимо решать свои частные задачи, но для решений общей проблемы ни одна из них не обладает достаточными знаниями, информацией и ресурсами. Общую проблему они могут решать только сообща, объединяя свои локальные возможности и согласовывая принятые частные решения. Функционально распределенные системы состоят из нескольких экспертных систем (или СППР), связанных между собой информационно или установленных на одной вычислительной машине (пространственно они сосредоточены).

Необходимо особо отметить очень распространенный подкласс распределённых систем - иерархические системы поддержки принятия решений (ИСППР). Иерархические вычислительные системы поддержки принятия решений состоят из экспертных систем или систем поддержки принятия решений, распложенных в узлах, связанных между собой вычислительной сетью.

СППР состоят из двух основных компонентов: хранилища данных и аналитических средств. Хранилище данных предоставляет единую среду хранения корпоративных данных, организованных в структурах, оптимизированных для выполнения аналитических операций. Аналитические средства позволяют конечному пользователю, не имеющему специальных знаний в области информационных технологий, осуществлять навигацию и представление данных в терминах предметной области. Для пользователей различной квалификации, СППР располагают различными типами интерфейсов доступа к своим сервисам.

Для анализа и выработок предложений в СППР используются разные методы. Ими могут быть: информационный поиск, интеллектуальный анализ данных, поиск знаний в базах данных, рассуждение на основе прецедентов, имитационное моделирование, эволюционные вычисления и генетические алгоритмы, нейронные сети, ситуационный анализ, когнитивное моделирование и др. Некоторые из этих методов были разработаны в рамках искусственного интеллекта.

©О.В.Босова, Е.И. Рымко, О.В.Меркулов, 2014

УДК 665.753.4

Д.В.Вагин

Аспирант кафедры тракторов и автомобилей ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» г.Челябинск, Российская Федерация

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПИРТОВ В КАЧЕСТВЕ ДОБАВКИ К ТРАДИЦИОННЫМ ТОПЛИВАМ

Процессы, происходящие в двигателях внутреннего сгорания на сегодняшний день, являются до конца не изученными. Как и каким образом сделать процесс

25

сгорания топлива наиболее эффективным, какие компоненты при добавлении в топливо, и в каком соотношении сделают процесс наиболее эффективным, в этом и заключается актуальность исследования этих процессов. Необходимо понять, что происходит в двигателе при применении многокомпонентной смеси топлива, воды и спирта, происходящие в момент его сгорания. В каком соотношении использовать такую многокомпонентную смесь, чтобы процесс был эффективным.

Спирты являются одним из наиболее перспективных альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания. Среди различных спиртов и их смесей наибольшее распространение в качестве моторного топлива получили метанол и этанол. Их основными недостатками являются пониженная теплота сгорания, высокая теплота испарения и низкое давление насыщенных паров, но в целом по моторным свойствам этанол лучше метанола. С целью улучшения эксплуатационных свойств спиртов в качестве топлива предлагается использовать их в качестве добавок к нефтяным топливам. Главным преимуществом топлив со спиртовыми добавками является сопоставимость их моторных свойств со свойствами традиционных топлив.

Анализ литературных источников [1, 2, 3, 4] показывает, что за рубежом в карбюраторных двигателях практическое применение получили смеси 10…20% этанола с нефтяными бензинами, получившие название «газохол». Согласно стандарту ASTM, разработанному национальной комиссией по спиртовым топливам США, газохол с 10% этанола характеризуется следующими показателями: плотность 730…760кг/м3, температурные пределы выкипания 25…210°С, теплота сгорания 41,9 МДж/кг, теплота испарения 465 кДж/кг, давление насыщенных паров (38°С) 55…110кПа, вязкость (– 40°С) 0,6 мм2/c, стехиометрический коэффициент 14. Таким образом, по большинству показателей газохол соответствует автомобильным бензинам.

При использовании обводненного этанола в условиях пониженных температур окружающей среды для предотвращения расслоения в смесь необходимо вводить стабилизаторы, в качестве которых используют пропанол, втор-пропанол, изобутанол и др. Так, добавка 2,5…3,0% изобутанола обеспечивает устойчивость смеси этанола, содержащего 5% воды, с бензином при температуре до – 20°С.

По данным Аналитического портала химической промышленности [1, 2] наибольшее распространение газохол получил в Бразилии, где с 1975 г. осуществляется правительственная программа использования возобновляемых источников растительного сырья для производства этанола и его употребления в качестве автомобильного топлива. Число автомобилей, работающих в этой стране на этаноле и газохоле, составляло в 1980 г. 2411 и 775 тыс. шт. соответственно. К 2000 г. из прогнозируемого парка легковых автомобилей Бразилии в 19…24 млн. единиц на спиртовых топливах должно эксплуатироваться от 11 до 14 млн. единиц. В США в 20 штатах автомобили заправляются газохолом, содержащим 10…20% этанола.

Применение добавок водоспиртовых смесей к основному топливу известно достаточно давно. В частности в 1936 году в ЦИАМ проводились испытания по впрыску

водоспиртовой смеси в соотношении 50 50% (вода и этиловый спирт) в различных пропорциях к основному топливу [3]. С конца 1941 года в проведении этих работ были задействованы НИИ ГВФ при участии Института химической физики Академии наук

СССР. В источнике указывается на то, что впрыск воды и водоспиртовых смесей широко применялся на авиационных двигателях Пратт-Уитней R-2800-59, Аллисон V-1710-93, ДВ605А1 и других с целью кратковременного форсажа мощности этих двигателей. По

26

результатам проведенных исследований было сделано заключение, что впрыск водоспиртовых смесей «…может оказаться действенным и полезным средством при решении целого ряда эксплуатационных и конструктивных вопросов» [3, с. 94]. В качестве таких вопросов решались: подавление детонации, увеличение ресурсов авиатоплив за счет применения низкооктановых топлив, получения экономии в расходовании топлива и анитидетонаторов, устранение перегрева двигателя, форсирование двигателя по мощности, устранение явления пригорания поршневых колец и ряд других задач.

В дальнейшем впрыск воды и водоспиртовых смесей получил собственное название – водная инжекция. Хотя описанное явление известно уже много лет, однако его эффективное техническое воплощение стало возможным благодаря развитию микропроцессорной техники. Одним из таких высокотехнологичных технических решений является устройство Ecomax. Внешний вид этого устройства представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Внешний вид устройства для подачи водоспиртовой смеси Ecomax [4]

Ecomax представляет собой автоматизированную систему подачи водоспиртовой смеси, то есть систему водоспиртового впрыска с термоконтролем и подбором оптимального расхода воды, спирта и основного топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На рисунке 2 представлено похожее техническое устройство Aquamist, которое было пионером в основе IDC системы впрыска воды и водоспиртовой смеси с 2003 года и пользовалось большим успехом. Система позволяет производить точную дозировку впрыска воды/спирта для современного двигателя.

Рисунок 1 – Внешний вид устройства для подачи водоспиртовой смеси Aquamist [5]

27

Разработчики устройств утверждают, что применение Ecomax и Aquamist позволяют получить:

увеличение крутящего момента двигателя до 30 %;

экономию топлива на 10…35 % за счет увеличения крутящего момента и мощности двигателя;

эффективное охлаждение двигателя;

значительное снижение шума работы двигателя, устранение детонации и калильного зажигания;

увеличение межсервисного срока эксплуатации;

повышение компрессии и увеличение ресурса двигателя, снижение ударных нагрузок в работе кривошипно-шатунного механизма;

полное исчезновение нагара на поршнях, клапанах, свечах и уменьшение выброса СО;

возможность применения топлив с пониженным октановым (цетановым) числом, чем предусмотрено заводом-изготовителем;

возможность использования сильно обедненных смесей.

Уменьшение расхода топлива при использовании Ecomax осуществляется за счет увеличения мощности двигателя, что позволяет водителю использовать более высокие передачи. Легкость эксплуатации осуществляется за счет полной автоматизации всех процессов микроконтроллерной системой. Аналогичные системы подобного рода уже порядка 70 лет используются в поршневых моторах в авиации, что доказывает их востребованность и надежность. А так же в спорте. В частности, исследования, проведенные во времена второй мировой войны на авиационных двигателях, доказали что использование чистой воды лучше для снижения детонации, а смесь с этанолом (метанолом) позволяет получить больше мощности до того как произойдет детонация. Одна из причин этого в том, что спирты горят медленнее, чем бензин. Поэтому пик давления в цилиндрах возникает позже, что способствует увеличению крутящего момента двигателя.

Вместе с тем, нужно отметить, несмотря на обилие исследований по воздействию водоспиртовых смесей на эффективность рабочих процессов в дизельных двигателях, до сих пор нет однозначных рекомендаций по результатам теоретических и экспериментальных исследований. Однако, очевидно, что необходимое соотношение компонентов топливоводоспиртовой смеси должно выбираться с учетом технических особенностей конкретных двигателей и уточняться в процессе проведения экспериментальных исследований.

Список использованной литературы:

1.Возможности спиртовых топлив. Аналитический портал химической промышленности: Новые химические технологии. Электронный ресурс: http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=4054

2.Использование спиртов как добавок к нефтяным топливам. Аналитический портал химической промышленности: Новые химические технологии. Электронный ресурс: http://www.newchemistry.ru/

3.Кайдаш И.Ф., Папок К.К., Любановский Е.В., Блонский Ю.П. Впрыск воды в авиационные двигатели. – М.: Редакционно-издательский отдел аэрофлота, 1946. – 96 с.:ил.

4.ЭкоМакс. Официальный сайт: Экотюнинг – мощность, экономия, ресурс.

Электронный ресурс: http://www.ecotuning.com.ua/ecomax.php

28

5. Aquamist. Официальный сайт компании Aquamist. Электронный ресурс: http://www.aquamist.co.uk/vbulletin/showthread.php?t=1623

Д.В. Вагин, 2014

УДК 621.9

А.А. Варфоломеев, аспирант 2 года обучения автомобильного факультета Московский государственный индустриальный университет Г. Москва, Российская Федерация Р.К. Продан, кандидат технических наук

Московский государственный индустриальный университет Г. Москва, Российская Федерация Д.Е. Прудников, студент 5-го курса

Московский государственный индустриальный университет Г. Москва, Российская Федерация

ГИБРИДНЫЙ СТАНОК ПОРТАЛЬНОГО ТИПА С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Гибридный станок портального типа с числовым программным управлением представляющий собой 3-х координатный вертикально фрезерный центр портального типа (рис.1) включающий в себя несущую систему из алюминиевого каркаса, привода подачи состоящие из винт-гайки качания соединенной с шаговым двигателем через компенсационную муфту, фрезерного шпинделя (рис. 2, 1) установленного перпендикулярно плоскости обработки XY на быстросменных кронштейнах, а так же лазера (рис. 2, 2) устанавливающегося взамен шпинделя для осуществлен электрофизической обработки. Для управления станком и ручной контурной подготовки управляющих программ используется система управления в программно-аппаратной части которой реализован переход от механической к физико-технической обработки. С учетом смены компенсации вершины режущего инструмента (южного полюса) на фокусное расстояние лазерной головки.

Рисунок 1. Гибридный станок портального типа с ЧПУ

29