ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АВАРИЙНЫХ
ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ
В настоящей статье рассматривается модель полезной нагрузки к беспилотному летательному аппарату для определения в атмосфере в различных концентрациях аварийно химически опасных веществ.
Для решения задач дистанционного химического мониторинга окружающей среды, определения наличия в атмосфере в результате аварий (разрушений) предприятий содержащих аварийно химически опасные вещества (АХОВ), воинские части и подразделения Министерства обороны РФ, гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций России укомплектовываются новейшими опти- ко-электронными информационными системами и комплексами. Исходя из так- тико-технических характеристик, а следовательно, и возможностей по определению боевых токсических химических веществ (БТХВ) и АХОВ в атмосфере, это высокотехнологичные и эффективные приборы химической разведки и контроля: ПХРДД-2, ПХРДД-3, ПХРДД-4, БОТХ, а также комплексы дистанционного контроля СДКВС-1М и СДКВС-1М-01. Эти приборы, находясь вне зоны заражения, способны определять дистанционно наличие в атмосфере, как боевых токсических химических веществ в ходе ведения боевых действий, так и АХОВ при авариях (разрушениях) различных объектов.
Для дистанционного химического мониторинга и контроля окружающей среды могут быть использованы беспилотные летательные аппараты, после установки на них модели полезной нагрузки, способной выполнять задачи химической разведки. Имеющиеся в настоящий момент на обеспечении специальных формирований приборы химической разведки не позволяют использовать их в качестве полезной нагрузки на БПЛА из-за несоответствия массы приборов полезной нагрузке БПЛА.
Так, общая масса изделия ПХРДД-2 согласно тактико-технических характеристик составляет 100 кг, ПХРДД-3 – 10 кг, ПХРДД-4 – 16 кг, а масса полезной нагрузки БПЛА «Помощник-2», используемым для проведения радиационной разведки в тактическом звене управления, составляет от 1,2 до 2,5 кг, в связи с чем, не представляется возможным монтаж данных изделий на БПЛА.
Для проведения химической разведки воинским формированиям необходимы не только высокотехнологичные электронные приборы, но и простые в использовании, эффективные и не требующие больших финансовых затрат на изготовление приборы.
В данной статье представлена модель полезной нагрузки для беспилотного летательного аппарата, изготовленная из ударопрочного полистирола и распечатанная на 3 D принтере (рисунок).
430
Модель полезной нагрузки для беспилотного летательного а ппарата
Ударопрочный полистирол имеет матовую фактуру, ви зуально сглаживает слои и шероховатости печати, легко шлифуется, грунтуется, красится и поддается обработке. Для инд икации токсичных химикатов в ат мосфере в модели используются плоские индикаторные элементы. При полете БПЛА мелкодисперсный аэрозоль токсич ных химикатов или АХОВ через сужающееся сопло попадает внутрь полезно й нагрузки и под воздействием во здушного напора распределяется по трем направлениям, в каждом из которых находится плоский индикаторный элемент на различные виды АХОВ и токсичн ых химикатов, где и происходит индикация и определение их наличия и концентрации.
Для изготовления м акета необходимо было выполнить ряд расчетов, в первую очередь определить и выбрать такой радиус сопла, который позволит обеспечить прохождение необходимого количества воздуха, для проведения анализа, через плоские индикаторные элементы. Расчеты производились по формуле [1.1] [1]:
(
)
kM 2
k+1
)
(
m =
CAP
k−1
.
ZRT k +1
В ходе проведения р асчетов учитывался ГОСТ 5212-74 «Таблица аэродинамическая». 1975г. [2] и результаты числовых значений м ассового расхода воздуха были переведен ы в объемный, то есть, обратно пропорциональны плотности воздуха.
Так как конструкция модели представляет собой параллелепипед с одним входным отверстием, пот ок воздуха, проходя через которое распределяется на три канала, где находятся плоские индикаторные элементы, то приведенный результат расчета массового расхода воздуха, проходимого чер ез сопло, необходимо разделить на 3.
Размеры конструкци и модели зависели от оптимального размера (радиуса) входного сопла. Величина данного сопла соответствует в еличине (радиусу) индикаторных элементов, каждый из которых равен 25 мм. Д анный радиус сопла позволит обеспечить прохождение нужного объема воздуха в течение 5
мин. при скорости БПЛА 3 0 км/ч.
431
Исходя из этого, были получены следующие массогабаритные характеристики полезной нагрузки для БПЛА:
–масса – 172 гр,
–длина – 170 мм,
–ширина – 90 мм,
–высота – 50 мм.
В качестве носителя данной модели полезной нагрузки может использоваться беспилотный летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой «Помощник-2». В данное время этот БПЛА является средством, рекомендованным к оснащению воинских формирований.
БПЛА «Помощник-2» предназначен для:
–дистанционного осмотра с воздуха местности, зданий, сооружений, складов материально технических средств и оборудования, а также очагов аварий (разрушений);
–проведения воздушной разведки, в том числе и радиационной;
–вскрытия, выявления и распознания целей и объектов в назначенном районе или на маршруте движения и выдачи информации на пункты управления заинтересованных штабов.
–определения предметов и объектов в инфракрасном спектре излучения. Основные характеристики аппарата «Помощник-2»:
–масса полезной нагрузки – до 2500 гр.;
–рабочая высота полета) – 300 м.;
–максимальная высота полета – 1500 м.;
–максимальная скорость полета по горизонтали – до 40 км/ч;
–продолжительность полета с максимальной массой полезной нагрузки – до 40 минут;
Отличительной особенностью комплекса является возможность его эксплуатации в неблагоприятных условиях внешней среды:
Этот комплекс может эксплуатироваться в диапазоне температур от – -40 до+40ºС [3].
Исходя из предназначения, тактико-технических характеристик и особенностей аппарата «Помощник-2-БЛА», а также проведенных расчетов предлагаемая модель полезной нагрузки позволит эффективно решать задачи по ведению химической разведки атмосферы в условиях аварий (разрушений) на химически опасных объектах.
Литература
1.Термодинамика. Учебник. С-Пб.: Москва-Краснодар. 2010. 378 с.
2.ГОСТ 5212-74 «Таблица аэродинамическая». 1975.
3.Агамалян В. А. Практический опыт создания и применения беспилотного летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой/ В. А. Агамалян, П. Л. Лапшин // Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами. // Сборник научных докладов и статей по материалам II Научно-практической конференции. – 2017.С.10 – 16.
ВУНЦ ВВС «ВВА имена профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», Воронеж, Россия
432
O. N. Ryabinin, E. YU. Kudryavtsev, A.V. Revyakin
USING THE PAYLOAD OF AN UNMANNED AERIAL VEHICLE
TO DETERMINE EMERGENCY CHEMICAL HAZARDOUS SUBSTANCES
IN THE ATMOSPHERE
In this article, we consider a model of the payload to an unmanned aerial vehicle for determining in the atmosphere in various concentrations of emergency chemical hazardous substances.
Military training scientific Center of the Air Force «Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin» Voronezh, Russia
УДК 504.06
В. Д. Кормина, О. Д. Лукашевич
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ВОПРОСОВ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ ДЕРЕВООБРАБОТКИ
Россия является крупнейшей в мире лесной державой, поэтому занимает лидирующие позиции по лесозаготовке. Однако в отрасли лесопереработки значительно отстает от стран Европы. Лесосырьевая база используется недостаточно эффективно, вследствие незначительных объемов переработки вторичного сырья (коры, щепы, опилок, стружки, и других). В настоящей работе рассмотрены проблемы использования вторичных ресурсов в регионах России, выявлены пути решения экологических и экономических проблем лесопереработки.
Россия богата лесными ресурсами, но за рубеж (главным образом, в Китай) вывозится круглый лес либо пиломатериалы, а отходы остаются на лесосеке либо накапливаются на деревообрабатывающих предприятиях и вблизи их, где оказывают негативное воздействие на объекты окружающей среды, создают угрозу пожаров. Поэтому проблема глубокой переработки древесины в настоящее время крайне актуальна. Остающиеся при обработке древесного сырья кора, стружка и мелкие опилки могут быть утилизированы, однако в России используется лишь малая их часть. В то же время значительная часть деревянных и древесино-содержащих изделий не потеряет в качестве, если производить их не из первичной древесины, а из отходов производств.
Внастоящее время наиболее распространенный способ утилизации побочной продукции и промышленных отходов лесопиления и деревопереработки
вРоссии – это сжигание или захоронение. Но постепенно он отходит на второй план как неэкономичный и вредный для окружающей среды, так как продукты горения древесины содержат канцерогены в опасном летучем состоянии и являются парниковыми газами.
ВГосударственной Думе Российской Федерации обсуждается законопроект, по которому предприятия по промышленной433 переработке древесины обя-
жут максимально использовать остающиеся от производства побочные продукты для получения вторичного сырья или продукции [1]. Руководству предприятий нужно решить, будут ли они перерабатывать побочные продукты сами, или будут их сдавать на переработку сторонним организациям. Специалисты прогнозируют, что такого рода законопроект поможет снизить отрицательное воздействие на окружающую среду и улучшить сложившуюся экологическую ситуацию, а переработка побочной продукции при достаточных объемах из расходной части перейдет в доходное направление бизнеса в стране [1].
Актуальность такого направления предпринимательства обуславливается тем, что на российском рынке отсутствует конкуренция в данной сфере и имеется дешевая сырьевая база, так как большая часть древесных отходов предприятий не перерабатывается, а утилизируется или сгнивает [2]. Продукция переработки пользуется значительным спросом, поэтому проблема сбыта не является существенной, и, несмотря на высокую стоимость оборудования, имеет относительно быструю окупаемость.
После деревообработки на предприятиях остается от 20 % до 50 % сырья
ввиде побочных продуктов, которые подразделяют на деловую и неделовую древесину [3]. Горбыль и кусковые обрезки - это деловая древесина, которая имеет большую область применения, например из нее могут быть изготовлены ящики для транспортировки сельскохозяйственной продукции, лотки для пищевой промышленности, заборный штакетник, штапик для остекления, дранка, а также быть использована в качестве дров для каминов и печей [3]. Неделовой древесиной называют стружки, опилки, щепки, сучки и мелкие спилы, которые остается и после лесозаготовки [3]. Обычно одну часть таких отходов сжигают на месте, способствуя возникновению пожароопасной обстановки, другую вывозят на полигоны или оставляют на месте, что создает беспорядок и благоприятствует гниению целлюлозы с выделением вредных веществ.
При помощи современных технологий экономически выгодно использовать опилки для производства топливных пеллет (биотоплива). Пеллеты представляют собой цилиндрические гранулы из спрессованных опилок или других углеродосодержащих отходов производства предприятий и жизнедеятельности человека. В последние годы производство и использование древесных пеллет в России имеет тенденцию активного роста, в силу удорожания традиционных видов топлива. Лидирующие предприятия по производству пеллет в России сосредоточены в Ленинградской, Архангельской, Вологодской областях, а также
вКрасноярском крае [4]. Россия активно занимается сбытом биотоплива Скандинавским странам, а также в Центральную и Северную Европу [4].
Применение пеллет для отопления жилых домов путем сжигания в небольших котельных уже широко применяется в северных регионах России [5]. Использование биотоплива по сравнению с использованием газа или угля имеет ряд экономических и экологических преимуществ, таких как низкие затраты на хранение и транспортировку биотоплива, устойчивые цены на древесное топливо и высокий усредненный показатель КПД при сжигании [5].
434
Помимо древесных опилок в перерабатывающем производстве России большим спросом пользуется щепа, которая является сырьем для производства разных материалов и поверхностей. Например, из древесной щепы производят древесные плиты (ДВП, ДСП), целлюлозу, продукты, использующиеся в пищевой промышленности (спирты, глюкоза) [6]. Многие производители строительных материалов используют для изготовления бетонных блоков, дерево-блоков, арболитов, фибролитов. В щепу могут перерабатываться тонкомерные стволы деревьев, их вершинные части, обломки стволов, сучья, ветки, кусковые отходы лесопиления и другие отходы производства [6]. Заметные объемы произведённой щепы выпускают предприятия Иркутской, Архангельской, Вологодской, Новгородской, Свердловской области, республики Карелия и Коми, а также Пермский край [6].
Произведенные из деревянных опилок или щепы строительные и отделочные материалы полностью сохраняют свойства натуральной древесины, а по ряду показателей даже превосходят, так как благодаря специальным химическим обработкам они не подвержены гниению и растрескиванию, стойки по отношению к воздействию грибков и паразитов, не подвержены деформации [2].
Есть примеры применения отходов деревообработки (опилки, стружка, древесная щепа) при строительных и ремонтных работах. Они используются как утеплитель для одноэтажных зданий или при строительстве гаражных комплексов, а также как бюджетный материал для стяжки полов. Такой способ утепления эффективен и соответствует экологическим требованиям.
Побочные продукты деревообработки активно используются в земледелии и животноводстве во многих фермерских хозяйствах на территории страны. Из древесных опилок и стружки с помощью азотистых соединений можно изготовить компост или применять для мульчирования почвы с целью защиты корней растений во время сильных морозов или ураганного ветра [2]. Применяют опилки и стружку также для выращивания грибов на предприятиях и в быту, для проращивания семян, используют в качестве подстилки для стойлового содержания животных, так как они обладают гигроскопичностью и антибактериальными свойствами [2].
Из коры хвойных деревьев, преимущественно пихты, путем переработки получают хвойный концентрат, который богат биологически активными добавками. Его применяют, как пищевую добавку в животноводстве, косметических целях, а также используют концентрат для лечения пчел [1]. После вываривания коры остается 90 % сырья, которое сушат и перемалывают в муку, для последующего использования, как добавку в корм скоту или, как грунт для рассады [1].
В настоящее время переработкой побочных продуктов озадачены только крупные лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия, функционирующие на территории России, малому бизнесу в силу незначительных объемов производства проще договориться о сбыте побочных продуктов или закупать деловую древесину.
435
Таким образом, располагая эффективным энергетическим ресурсом – древесиной, продуктами ее промышленной переработки и образующимися отходами, крупные предприятия в городах нашей страны, имеют возможность развивать собственную малую энергетику. Переход энергетических предприятий на биотопливо значительно уменьшит нагрузку на окружающую природную среду и сократит вредные выбросы в атмосферу, а строительство перерабатывающих предприятий на территории городов поможет снизить уровень безработицы путем создания новых рабочих мест по производству биотоплива.
Литература
1.Сайт «Cleanbin.ru». Переработка древесины: оборудование, методы, открытие бизнеса [Электронный ресурс]/ Режим доступа: https://cleanbin.ru/utilization/solid/wood#Vidy_ drevesnyh_othodov, доступ свободный.
2.Портал «Эколог» // Утилизация древесных отходов образующихся в результате деревообработки [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://etnoperm.ru/pererabotka/ opilok.html, доступ свободный.
3.Сайт «Жизнь БЕЗ отходов». Станки для переработки горбыля и список продукции [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://bezotxodov.ru/jekologija/derevo/pererabotkagorbylja, доступ свободный.
4.Костенко А. Рынок биотоплива в России и экологические требования к производству биотоплива / А. Костенко // Устойчивое лесопользование. – 2012. – № 2. – С. 38 – 41.
5.Сотник И. Н. Экономическое обоснование использования пеллет в сфере теплоснабжения / И. Н. Сотник, Е.В. Ефремова // Механізм регулювання економіки. – 2011. – № 4.
Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия
V. D. Kormina, O. D. Lukashevich
REGIONAL FEATURES OF SOLVING ISSUES OF WOODWORKING WASTE
MANAGEMENT
Russia is the world's largest forest country, therefore it occupies a leading position in logging. However, the timber processing industry lags far behind European countries. The timber base is not used efficiently enough due to insignificant volumes of processing of secondary raw materials (bark, wood chips, sawdust, shavings and others). In this work, the problems of using secondary resources in the regions of Russia are considered, ways of solving the ecological and economic problems of timber processing are outlined.
Tomsk State University of Architecture and Building, Russia
436
УДК 665.71:504
С. Н. Киракосян, В. Л. Гребнев
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
В данной работе рассматриваются экологические проблемы, которые возникают при добыче, транспортировке, а также в процессе обработки нефти и газа. Кроме этого, были выявлены причины и источники загрязнения окружающей и природной среды, которые начинаются с разработки нефтегазовых залежей и заканчиваются перевозкой полученных продуктов нефтегазовой отрасли.
Проблемы охраны окружающей среды все более актуальны в системе мировых приоритетов ввиду обострения и глобализации этих проблем, которая происходит все более быстрыми темпами за последнее десятилетие.
Нефтегазовый сектор российской экономики в значительной степени гарантирует экономическую безопасность и другие виды государственной устойчивости страны и, в то же время, является одним из самых грязных и экологически опасных видов промышленности экономики России. Основные предприятия данной промышленности оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Это происходит при геологической разведке, разработке залежей нефти, добыче, перевозке и обработке нефти и газа, доставке и реализации продукции, выводе из эксплуатации нефтегазовых месторождений.
Предприятия должны представлять, разрабатывать и вводить научнотехнические инновации в области экологической безопасности, а также осуществлять программы сбережения энергии и усиления энергоэффективности, полностью использовать ресурсосберегающие, а также мало- и безотходные технологии [8].
Экологическая безопасность – необходимое условие для постоянного развития и, также является необходимой базой для сохранения природных систем и необходимого качества природной среды.
В соответствии с федеральным законом «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ, экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и их последствий [1].
Нефтегазодобывающее производство имеет лидирующие места из всех видов промышленности по степени отрицательного воздействия на окружающую среду. Это определяется тем, что оно оказывает влияние фактически на все части окружающей среды, а именно: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. При добыче, доставке, а также переработке нефти и газа в природную среду кроме нефти попадают: попутный нефтяной газ, химические реагенты, пластовые воды [7].
Перечислим некоторые особенности нефтегазодобывающей отрасли, которые влияют на окружающую среду [3, 4, 5]:
− высокая опасность нефтегазодобывающей продукции;
437
−значительные преобразования природных объектов земной коры при нефтегазодобыче;
−повышенная опасность объектов, применяемых материалов, оборудования и техникииспользуемого в данной промышленности;
−использование больших участков земли, нередко высокопродуктивных. К основным технологическим процессами нефтегазодобывающей отрасли
относятся [3, 4]:
−разведка;
−бурение;
−добыча;
−переработка;
−транспортировка
Значительными загрязнители окружающей среды, которые образуются при проведении указанных технологических процессов, являются:
−нефть и нефтепродукты;
−сернистый газ и сероводород;
−шламы бурения, нефте- и водоподготовки;
−химические реагенты, необходимые для улучшения процессов нефтедобычи, бурения и т.д.
Выявление источников загрязнения окружающей среды, установление характеризующих их показателей – важнейший этап инженерноэкологического анализа. Успех планируемых мероприятий по организации нефтегазодобывающей промышленности будет зависеть от правильности его разрешения [4, 7].
Изменения в окружающей среде, к которым приводит отрицательное воздействие компаний нефтегазового производства [3, 7]:
−изменения и ухудшение земной коры;
−нарушение почвенного и растительного покрова;
−загрязнение атмосферы и гидросферы;
−климат;
−отходы производства;
−неблагоприятное воздействие на человека;
−гибель растений и животных;
−возникновения аварийных ситуаций.
В нефтедобывающей отрасли разработка нефтяных месторождений, а, следовательно, и загрязнение экологии, начинается с разведочных работ и бурения нефтяных скважин. Они являются тем видом работ, которые вносят весомые изменения в экологию и природную среду. Источники загрязнения, возникающие при бурении скважин можно разделить на постоянные и временные. Постоянные источники - создание шламовых амбаров и хранилищ шлама, отработанные газы от буровых установок и транспортных средств. Временные источники загрязнения в этом случае: аварийные выбросы нефти и газа в про-
цессе бурения, системы циркуляции и др. На первое место среди загрязняю-
438
щих веществ, которые образуются, вследствие выполнения данных работ можно отнести специальный буровой раствор.
При этом не проводятся, какие - либо мероприятия, направленные на защиту окружающей среды от загрязнений при ведении специальных работ по бурению нефтяных скважин, что приводит к загрязнению прилегающих территорий нефтепродуктами и раствором. Для поддержания давления в почву закачивают пластовые и сточные воды. Вследствие проведения всех работ образуются значительные площади земель, которые теряют свою изначальную ценность [6].
Воздействие на экологию происходит не только при добыче нефти и газа, но и при сборе и перевозке продуктов нефтегазовой промышленности. Главными причинами загрязнения будут [3]:
−устья скважин и близлежащие участки, где может произойти разлив нефти из-за нарушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении профилактического или капитального ремонта;
−система трубопровода для сбора и транспорта добытой нефти, из-за неплотностей в оборудовании и нефтесборных трубопроводах;
−резервуарные парки и дожимные пункты, где разлив возможен при спуске сточных вод из резервуаров, при переливах нефти из резервуара;
−земляные амбары и специализированные площадки, которые предназначены для сбрасывания осадков из резервуаров в виде всевозможных примесей, насыщенных нефтепродуктами и химическими реагентами;
−факельные установки, которые предназначены для сжигания некондиционных газов. С них в атмосферу поступают диоксид серы, оксиды азота и углерода, сажа, как продукты сгорания газов.
Именно системы сбора нефти являются наибольшим источником загрязнения гидросферы и литосферы. Это обуславливается:
−высокой протяженностью сети трубопроводов;
−невозможность предугадать и мгновенно обнаружить места прорыва;
−возможность утечек через сальниковые и фланцевые соединения;
−коррозия и механические повреждения труб.
Поэтому степень загрязнения окружающей среды разлитой нефтью чаще всего превышает степень других загрязнений.
Нефть, которая при разливе поступает в моря и океаны, растекается по водной поверхности и загрязняет огромные площади водоемов. Последствием попадания нефти в воды и растекания ее на их поверхности является нефтяная пленка, из-за которой нарушается необходимый воздухообмен, что отрицательно влияет на растительный и животный мир. Кроме того, нефтепродукты могут накапливаться на дне водоемов, что в дальнейшем может привести к повторному загрязнению окружающей среды [6, 8].
Для снижения риска загрязнения природной среды разлитой нефтью нефтегазовые компании внедряют герметизированные системы сбора нефти, которые незначительно, но снижают вероятность коррозии оборудования и умень-
шают вероятности утечки нефти и снижению вероятности загрязнения окру-
