Методическое пособие 805

УДК 691.32

Способ образования пустот в строительных изделиях и устройство для его осуществления

М.В. Дрыга1, А.М. Усачев2 1Магистрант гр. М-91, marikhagvenn@mail.ru

2Канд.техн. наук, доцент, usachevam.vrn.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Был создан новый способ изготовления бетонных блоков, а также разработано устройство для реализации данного способа. Предложена схема данного устройства, а также описан сам процесс его использования.

Ключевые слова: изобретение, бетонные блоки, пустотообразователи.

Успешное строительство зданий и сооружений начинается с подбора высококачественных строительных изделий. Целесообразным считаетсяприменение в строительствепустотелых или сплошных бетонных блоковразличного назначения. Бетонные блоки являются востребованным строительным материалом, который применяется для возведения стен здания, перегородок и так далее.Щелевые или пустотелые бетонные блоки отличаются от сплошных наличием пустот, объем которых может колебаться от 10 до 40 %. Данный вид блоков постепенно занимает ведущее место на рынке, благодаря своим внушительным размерам. Пустотелые бетонные блоки в свою очередь обладают рядом преимуществ таких как, высокие показатели теплосбережения, легкость, низкая стоимость и незначительная нагрузка на фундамент. Также известно, что пустотелые бетонные блоки изготавливаются из природных компонентов, проходя проверку на радиоактивность, благодаря чему являются экологически чистыми и безопасными[1].

Существует множество традиционных и не традиционных способов получения пустотелых бетонных блоков [2,3,4], однако во многих случаях они могут оказать нецелесообразными и неэффективными в той или иной мере.

Извлечение пустот из пустотообразователей, является часто встречаемой проблемой в технологии производства щелевых бетонных блоков. Решением данного вопроса может оказаться использование устройства на основании патента [5], которое позволит повысить надежностьи эффективность в работе.

Устройство обладает рядом положительных качеств, которые будут представлены в ходе описательного процесса. Итак, устройство для получения конструкционно-теплоизоляционных бетонных блоков включает в свой состав пустотобразователи из металлических стержней с крепежными винтами (8). Металлические стержни могут быть цилиндрической, пирамидальной, призматической и других форм (1). Крепёжные винты устанавливаются с внутренней стороны опорной плиты (2), которая изготавливается из диэлектрического ма-

405

териала. Опорная плита устанавливается на металлоформу (3). Пустотообразователи соединены электрически в группы с чередующейся полярностью[5].

В состав данного устройства входит генератор тока (5). Ток на пустотообразователи поступает через переключатель (6). При этом постоянный ток проходит предварительно еще через один переключатель (7), который изменяет полярность проходящего через него тока Конструкционные особенности устройства представлены на рис. 1 [5].

Рис. 1. Устройство для образования пустот

Устройство для образования пустот в бетонных пустотелых блоках работает следующим образом. После того, как форма заполняется бетонной смесью, на ее борта опускается фундаментальная плита, при этом параллельно пустотообразователи входят в бетонную смесь. После чего через винты подается переменный ток на пустотообразователи. Проходя через бетонную смесь, переменный ток подогревает ее. Это параллельно ускоряет процессы схватывания цемента и твердения бетонной смеси. После достижения бетоном заданной прочности, переменный ток заменяют постоянным. Постоянный ток вызывает возникновение электролиза остаточной влаги. Выделившиеся микропузырьки газа образуют газовую прослойку между пустотообразователями и бетоном. Переключатель, меняя полярность тока, способствует равномерному выделению газа[5].

При использовании данного устройства пустоты могут иметь различные формы (продольные, круглые и др.), размеры и расположения. На рис. 2 представлены возможные виды форм сквозного сечения образцов. На рис. 3 представлены варианты пустот, имеющие различные размеры.

406

Рис. 2. Возможные виды форм сквозного сечения:

а – пустотелый строительный блок, имеющий сечение пустот прямоугольной формы;

б – пустотелый строительный блок, имеющий цилиндрические пустоты

а б Рис. 3. Пустоты, имеющие различные размеры:

а – пустотелый строительный блок, имеющий сечение пустот одного размера;

б – пустотелый строительный блок, имеющий сечение пустот различного размера

Расчеты и опыты показали, что использование представленного выше устройства для образования пустот в пустотелых бетонных блоках и метода его использование, позволит не только упростить сам процесс извлечения пустотобразователей, сократить сроки схватывания цемента и твердения бетонной смеси, но и повысить качество самого изделия.

Литература

1.Н.А. Машкин, Строительные материалы. /Н.А. Машкин,О.А. Игнато- ва.-2-е изд., перераб.-Новосибирск:НГАСУ (Сибстрин,2012.-200с.

2.Устройство для образования пустот в строительных изделиях: авт. св. 1294608 СССР: МПК В28В 1/44. Л.С. Силс, О.А. Крастиниш, В.А. Селюто, Я.Я. Менесис; заявитель Завод ЖБК-1 Министерства промышленности строитель-

407

ных материалов ЛатиССР и Латвийская сельскохозяйственная академия, за-

явл…..:04.05.84; опубл.: 07.03.87.-3 с.:ил.

3. Строительный камень, преимущественно керамический: авт. св. 198605

СССР: МПК Е04С. А.Г. Гаврилкин, И.С. Кашкаев; заявитель Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций; заявл. 09.08.65; опубл. 28.06.67.-3 с.:ил.

4.Форма для изготовления бетонных изделий с пустотами: пат.2205751 Российская федерация, МПК В28В7/30, А.В. Сербиновсий, С.С. Пиневич.; Заявитель и патентообладатель ОАО Институт «Ростовский ПромстройНИИпро-

ект»; заявл. 07.05.2011, опубл. 10.06.2003.-3с.:ил.

5. Способ образования пустот в строительных изделиях и устройство для его осуществления: пат. 2656637 Российская Федерация,МПК В28В 1/44 А.А. Семенов, М.В. Дрыга, Е.В. Бабкина, А.М. Усачев, О.Б. Рудаков; Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюдэетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технологи-

ческий университет», заявл.: 29.11.2016; опубл. 06.06.2018.- 3 с.: ил.

408

УДК 621.313

Способ повышения коэффициента полезного действия асинхронного двигателя

И.А. Брежнев1, К.Е. Кононенко2 1Студент гр. мЭМ-11 e-mail: bre-iv-andr@yandex.ru

2Д-р техн. наук, профессор,e-mail: kekononenko@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В статье описан способ улучшения энергетических характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым или с фазным ротором любой мощности. Проведена оценка экономического эффекта, получаемого при его реализации.

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, ротор, эффективность, коэффициент полезного действия.

С 1 марта 2018 года в РФ введен в действие в качественационального стандарта ГОСТ IEC 60034-30-1-2016 «Машины электрические вращающиеся. Часть 30-1. Классы КПД двигателей переменного тока, работающих от сети (код IE).» Этот документ устанавливает 5 классов энергоэффективности электрических машин переменного тока. Ведущие игроки рынка уже ориентируют свою продукцию на указанный стандарт и стремятся создать изделия, соответствующие более высокому классу энергоэффективности IE при минимальных затратах на производство. Это побуждает продолжать исследования в области совершенствования энергетики асинхронных машин.

Современные исследования показывают, что энергоэффективность асинхронных двигателей, под которой технически понимается совокупность КПД и коэффициента мощности, на ряду с известными аргументами, зависит от геометрической формы пазов машины, соотношения их количеств на роторе и статоре, отношения их площадей. Это рождает возможность сконструировать геометрию двигателя так, что его энергетические характеристики будут превышать характеристики аналогов, спроектированных по классическим методикам, которые не учитывают влияния названных соотношений.

Асинхронные электродвигатели, известные простотой своей конструкции, скрывают в своем принципе работы сложные процессы электромеханического преобразования энергии электромагнитного поля, описываемые системой уравнений Максвелла в частных производных. На фотографии представлен короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя серии 5А. Для именно этого узла машины предлагается использовать метод конечных элементов с целью оптимизации энергетических показателей. Указанный численный метод вычислений широко применяется во многих отраслях промышленности и строительства.

409

Для поставленной цели необходимо получить механическую характеристику асинхронного двигателя. Удобнее всего осуществить это, применяя инструменты математического моделирования и метод круговой диаграммы[1].

По результатам расчетов оказывается возможным получить картину распределения модуля вектора электромагнитной индукции и кривую индукции в воздушном зазоре вдоль полюсного деления. Это необходимо для оценки качества вносимых в геометрию изменений.

Ниже, на рис. 1, представлен общий вид конечноэлементной модели, полученной в результате проведения расчетов – картина электромагнитного поля в магнитной системе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Рис. 1. Картина электромагнитного поля в асинхронном электродвигателе

Если изменять в модели число пазов ротора, оставляя неизменной их форму и площадь, то величина электромагнитного вращающего момента будет изменяться так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость электромагнитного момента двигателя в номинальном режиме от числа пазов ротора

Очевидно, что, варьируя таким образом геометрию листа ротора, можно добиться увеличения номинального момента в имеющихся габаритах.

Кроме того, важно отметить, что описанное изменение помимо воздействия на момент в номинальном режиме, вносит корректировку в процесс пуска

410

двигателя: влияет на его пусковой момент. Зависимость пускового момента машины от числа пазов ротора можно увидеть на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость электромагнитного момента двигателя в пусковом режиме от числа пазов ротора

Обращает на себя внимание тот факт, что электромагнитный момент в режиме пуска имеет максимум при другом числе пазов ротора (11), чем в номинальном (30). В номинальном режиме при 11 пазах происходит резкое увеличение электромагнитного момента, даже по сравнению со стандартным двигателем. Компромисс для повышения пускового момента без ущерба для энергетики будет, например, при 22 пазах. Разработчику важно найти этот компромисс для наиболее успешного решения поставленной задачи.

Описанный способ увеличения коэффициента полезного действия асинхронного электродвигателя применим как для конструкций с короткозамкнутым ротором, так и для конструкций с фазным ротором, а также реализуем для машин любой мощности, причем исследования показывают, что эффект улучшения показателей имеет тенденцию увеличиваться при увеличении мощности модернизируемых изделий.

Чтобы проиллюстрировать экономический эффект от реализации изложенного способа приведем пример: двигатель мощностью 7,5 кВт 4- хполюсный. Дополнительный прирост КПД на 2-2,5% позволяет получить экономию электроэнергии за весь срок эксплуатации в 2,5-3 раза превышающую розничную цену изделия. Таким образом, использование энергоэффективных асинхронных двигателей вместо стандартных дает существенную экономию электроэнергии, поскольку 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляют представители именного этого типа машин.

Литература

1.Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др. – М.:Высшая школа, 2005. – 767 с.

2.Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э.Кравчик и др.

–М.: Энергоатомиздат, 1982. – 504с.

411

УДК 69.001.5

Сравнение инновационных технологий в строительстве Великобритании и России на примере центра The Crystal и Гиперкуб

А.И. Жданова1, В.В. Фомин2

1Студент гр. С331-9 alyonazhdanova2000@mail.ru

2Студент гр. С331-9 vladfomin.2015@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет

Рассмотрены и проанализированы Российские и Великобританские технологии по экологизации здания. Проведено исследование о стоимости данных экологических технологии и применении их в строительстве жилых домов.

Ключевые слова: Экологическое строительство, The Crystal, Гиперкуб.

Вработе сравнивались технологии применяемые в Великобритании и в России, а так же были проведены экономических расчеты.

Экологичность зданий и сооружений – это понятие о требованиях к природосберегающим и природовосстанавливающим объектам. Это способность зданий вписываться в природную среду.

Входе работы мы сравнили два экогологических инновационных центра России и Великобритании.

Инновационный центр The Сrystal, который находится в Лондоне одно из самых «зеленых» зданий в мире. Его площадь составляет более 6000 кв.м., при этом оно потребляет на 50 % меньше энергии и выделяет на 65% меньше углекислого газа, чем подобные офисные сооружения.

TheCrystal отвечает самым строгим стандартам экологически чистых и энергоэффективных зданий. Проект поражает эстетикой, уникальным архитектурным исполнением и технологическими решениями.

Гиперкуб – первое здание инновационного центра «Сколково». Именно здесь тестируются принципы формирования Экосистемы, заложенной в философию создания «Сколково».

«Гиперкуб» — это семиэтажное здание кубической формы, на бетонных стенах которого установлен наружный каркас, позволяющий менять фасадные конструкции на более современные, если возникнет такая необходимость.

Исходя из данных определений мы решили сравнить техническое оснащение исследуемых центров (табл. 1).

Таблица 1 Сравнительная таблица технического оснащения «Гиперкуб» и «The Crystal»

412

Основываясь на результатах сравнения, мы выяснили, что технически Россия и Великобритания идет одинаково.

Кроме того, мы определили примерную стоимость в России применения и установки данного оборудования со стоимостью обычного дома с подводом централизованных инженерных сетей.

Стоимость установки для одноэтажного частного дома площадью 50 кв.м. в России приведена в табл. 2.

Таблица 2

Примерная стоимость инженерного оборудования для жилого дома в России

Литература

1.Современные технологии строительства и реконструкции зданий / Г. М. Бадьин, С. А. Сычев. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 288 с.: ил. — (Строительствоиархи-тектура)

2.Алоян Р.М., Федосов С.В., Опарина Л.А. Энергоэффективные здания – состояние, проблемы и пути решения – Иваново: ПресСто, 2016. – 276 с.

3.https://okna-gigant.ru

4.https://lori.ru/25583343

5.http://mart-museum.ru/portfolio/the-crystal-tsentr-budushhego/

413

УДК 72.036.3 (470.324)

Стилистика конструктивизма в городе Воронеж

А.С. Танкеев1, А.Э. Заплавная2 1Канд. арх., профессор, AST1111@yandex.ru 2Студент гр. Б1741, A.zaplavnaya@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Архитектурный стиль конструктивизм анализируется в городе Воронеже в период с конца 1920-х до середины 1930-х гг. как явление, определившее ар- хитектурно-градостроительный облик города того времени.

Ключевые слова: конструктивизм, советская архитектура.

Конструктивизм – это архитектурный стиль в советской архитектуре, получивший развитие в 1920-е–1930-е годы, в котором отражались политическая идеология и социальная основа жизни в стране. Это было обусловлено необходимостью в экономически выгодном строительстве, где конструктивизм, как архитектура без излишеств, являлась решением, в новом образе архитектуры, который нес в себе концепцию индустриализации, и в поднятии на более высокий уровень качества жизни в стране. Принципы конструктивизма в архитектуре практически были воплощены в созданном братьями А. А., В. А. и Л. А. Весниными в проекте Дворца труда в Москве: "В 1923 г. мы имеем ориентировочную веху конструктивизма в первом конкретном архитектурном деле — в проекте „Дворца труда“ Весниных, выполненном к конкурсу. Так же монолитно, просто и объемно выразителен „дворец“ и снаружи, логично вытекая из своего внутреннего решения и ритмически усложняясь лишь одними вертикалями и горизонталями конструкции каркасной железобетонной системы" [1]. В начале 1930-х годов изменилась политическая ситуация в стране и, следовательно, в архитектуре: ''конструктивизм оказался элитарно-авангардным явлением и в силу этого не мог претендовать на признание широкими народными массами как своего'' [2].

Основные черты конструктивизма: монолитность внешнего облика, строгость и геометричность форм; отказ от архитектурного декора, где все элементы конструктивизма подчинены функции; архитектоника фасада несет отражение внутренних конструкций каркаса здания.

Начиная с конца 1920-х гг. Воронеж начал застраиваться значимыми для города общественными и жилыми зданиями в стиле конструктивизма, которые определили архитектурно-градостроительный облик города того времени. Выявлено более 30-ти сооружений данного стиля, построенных в этот период. Все объекты отвечают большинству признаков конструктивизма: ленточное остекление, "лестничные окна - градусники"[2], плоская кровля, особенности плани-

414