3709

где α − коэффициент конвективного теплообмена; σ − коэффициент радиационного теплообмена. Оба этих коэффициента берутся на поверхностях плиты при x=0 и x=R.

Для моделирования процесса разрушения асбоцементной плиты примем, что напряженное состояние в точке складывается из совокупности нормальных и касательных напряжений (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема напряженного состояния в точке

Механическая нагрузка может быть представлена в виде суммы тензора ТН0, учитывающего объемные изменения материала, и тензора DН, характеризующего состояние, при котором изменяется только форма [6]:

Полученная система уравнений решалась методом Эйлера с применением программного приложения, разработанного в среде Lazarus IDE v.1.8.0 [7, 8]. При запуске программы пользователь должен выбрать вид композиционного материала и указать его толщину. Коэффициент теплопроводности автоматически берется из справочных материалов. Также перед началом расчета необходимо задать коэффициенты конвективного и радиационного теплообмена на границах (рис. 3 а). Результат выполнения программы выводится в отдельное окно и представляет собой зависимость степени разрушения исследуемого материала от времени температурного воздействия (рис. 3 б).

80

Рис. 3. Рабочие окна программы

Таким образом вычислительный процесс показал, что повышение величины механической нагрузки в условиях высокотемпературного воздействия приводит к интенсификации разрушающего процесса по сравнению с материалами, которые нагреваются без внешней нагрузки. Данный результат согласуется с экспериментальными данными, приведенными выше.

Литература

1.Ройтман В. М., Демеин В. Н. Фильтрационная диагностика поврежденности материалов строительных конструкций при воздействии пожара и взрыва. – В кн.: Современные методы и технические средства контроля качества строительных материалов и конструкций. – М.: Знание, 1983, с.116-121.

2.Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Математическое моделирование расчета распределения температуры

вограждениях помещений в процессе пожара / сб. материалов ХХVIII Международной научно-практической конференции «Предупреждение. Спасение. Помощь» по направлению секции 15. Академия гражданской защиты МЧС России. 2018. С.9-12.

3.Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Обзорный анализ численно-аналитических методов определения теплофизических свойств материалов // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Обеспечение комплексной безопасности жизнедеятельности населения»: Санкт-Петербург, 2017 г. С.87-90.

4.Соколов А. К., Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Методы определения теплофизических свойств материалов по измеренным в экспериментах температурным полям // сб. материалов Международной научнопрактической конференции, посвященной Году гражданской обороны «Современные пожаробезопасные материалы и технологии». / ИПСА ГПС МЧС России. – Иваново, 2017 г. С.142-148.

5.Соколов А. К., Егорова Н. Е., Есина М. Г., Хонгорова О. В., Арбузова А. А. О распределении температур в наружных ограждениях помещений до начала пожара с учетом времени года // сб. материалов II Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные вопросы естествознания» / ИПСА ГПС МЧС России. – Иваново, 2017 г. - С.57-59.

6.Шишов И. И. Неупругие деформации в конструкциях из железобетона // учеб. пособие. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2008. – 88 с.

7.Арбузова А. А., Егорова Н. Е. Применение программной среды LAZARUS для разработки приложений курсантами специализированных вузов / Сборник международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы прикладной информатики в образовании, экономике, государственном и муниципальном управлении» / Алтайский государственный университет. Барнаул, 2018. С.12-17.

8.Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Разработка учебного программного модуля по прогнозированию опасных факторов пожара / сб. трудов секций № 12 и № 14 ХХVIII Международной научно-практической конференции «Моделирование сложных процессов и систем. Приоритетные направления развития инфокоммуникационных технологий, систем связи и оповещения РСЧС и ГО». Академия гражданской защиты МЧС России. 2018. С. 23-28.

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, г. Иваново, Российская Федерация

81

THE STUDY OF STABILITY OF ASBESTOS-CEMENT PLATES WITH THE

MATHEMATICAL METHODS

Traditional methods of assessing the strength and fire resistance of structural materials are labor - and material-intensive, and do not allow to take into account all possible natural and manmade conditions. This article proposes a mathematical approach to the study of the resistance of asbestos-cement slabs

A. A. Arbuzova, N. E. Egorova

Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters

УДК 614.841:004.4

Н. Е. Егорова, А. А. Арбузова

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОФП

В настоящее время в обучающем процессе активно применяются различные программные средства, позволяющие автоматизировать вычислительный процесс. В Ивановской пожарно-спасательной академии на дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» применяются различные программы. Однако все они являются коммерческими и ориентированы на уже подготовленных пользователей. Поэтому их использование на практических занятиях приводит к ряду трудностей. В связи с этим разработано оригинальное программное средство «ProgeOFP». В данной статье рассказывается о его функциональных возможностях и способах применения в образовательных организациях, осуществляющих подготовку специалистов в области пожарной безопасности

Для повышения эффективности проведения учебных занятий по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» на практических занятиях используется специализированное программное обеспечение, предназначенное для математического моделирования процесса изменения опасных факторов пожара (ОФП) во времени. Примерами подобных программ являются такие программные средства как «CFAST», «Ситис: Блок», «Z- Model», «Fire Dynamics Simulator» [1]. Данные программы являются коммерческими, они были разработаны не для учебных целей и потому их использование, во-первых, финансово затруднительно, а, во-вторых, сложно для обучающихся. При работе с данными программами студенты должны хорошо ориентироваться в большом объеме теоретической информации, владеть знаниями о количественных значениях параметров строительных материалов и газовой среды. В рамках практической работы большая часть аудиторного времени расходуется на освоение интерфейса программы, поиск исходных данных и в результате на основную работу – анализ данных – времени не хватает.

Для того, чтобы повысить результативность образовательного процесса и улучшить качество учебной деятельности обучающихся во время практических занятий было разработано программное средство «ProgeOFP» [2-4]. Данная

82

программа обладает простым интерфейсом и минимально-необходимым уровнем команд. Это дает возможность оперативно провести множество вычислительных экспериментов, а затем уделить максимум внимания анализу полученных данных.

Первым делом при работе с программным средством студент должен схематично отрисовать проектируемое помещение, при этом ему следует воспользоваться командами меню из раздела «Добавить» (Помещение, Дверь, Окно). При необходимости можно указать требуемые размеры каждого помещения и откорректировать их характеристики в контекстных окнах. Затем указывает местоположение очага возгорания (см. рис. 1). В приложении можно проектировать помещения размером не более 100 метров. Масштабная сетка, имеющаяся на рабочем окне, может быть настроена различными способами (размер ячейки сетки от 1 до 10 метров).

Рис. 1. Интерфейс учебной программы

Для всех помещений, построенных в рабочем окне, требуется задать параметры горючей нагрузки, характеристики противодымной защиты, коэффициент свободного объема. А для помещения, в котором расположен очаг возгорания, дополнительно задаются параметры тушения пожара (см. рис. 2).

Рис. 2. Изменяемые параметры помещения

83

Программа оснащена встроенной базой данных по горючей нагрузке, поскольку данные параметры зависят от различных условий, а для ручных вычислений их необходимо предварительно находить в справочной литературе, переводить их из одних единиц измерения в другие и тратить тем самым слишком много времени. Задача обучающегося заключается только в том, чтобы выбрать тип горючей нагрузки, а программа автоматически заполнит все параметры нужными значениями. При необходимости значения можно скорректировать.

Только после того, как отрисованы помещения и введены параметры горючей нагрузки, обучающемуся становится доступна кнопка «Расчет» и он может провести вычисления. Вычислительный модуль основывается на интегральной модели, поскольку она обладает высоким быстродействием и требует незначительных аппаратных средств [5-7].

После выполнения вычислительных расчетов программа выводит окно с результатами (см. рис. 3). В этом окне отображаются графики, демонстрирующие как изменяются ОФП в разных помещениях с течением времени.

Рис. 3. Результаты расчета программы

В настоящее время, разработанное программное средство проходит апробацию в учебном процессе Ивановской пожарно-спасательной академии. Ее использование в рамках практических занятий на дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» показала перераспределение времени проведения частей занятия: снижение времени на подготовительную работу и увеличение времени на отработку навыков анализа графиков зависимостей ОФП и тем самым повысить эффективность учебного занятия.

Литература

1.Калинова А. А., Арбузова А. А. Обзор обучающих электронных ресурсов по программированию // Материалы II Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные вопросы естествознания». – Иваново. – 2017. – С. 180-183.

2.Соколов А. К., Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Методы определения теплофизических свойств материалов по измеренным в экспериментах температурным полям // Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной Году гражданской обороны «Современные пожаробезопасные материалы и технологии». – Иваново: ИПСА ГПС МЧС России. – 2017. – С. 142-148.

84

3.Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Разработка электронного учебного пособия «Визуальное представление алгоритмов» // Сборник материалов XI Международной научно-практической конференции, посвященной Году пожарной охраны «Пожарная и аварийная безопасность». – Иваново: ИПСА ГПС МЧС России. – 2016. – С. 501-503.

4.Егорова Н. Е., Арбузова А. А. Обзорный анализ численно-аналитических методов определения теплофизических свойств материалов // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Обеспечение комплексной безопасности жизнедеятельности населения». – Санкт-Петербург. – 2017. – С. 137-140.

5.Егоров С. А., Егорова Н. Е., Егорова Е. С., Мухин А. А. Математическое моделирование процесса теплообмена швейной иглы. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности.

–2016. – № 6. – С. 231-235.

6.Арбузова А. А. Разработка образовательного дистанционного курса и его использование в обучении студентов вуза // Сборник материалов XXI Международной научно-практической конференции «Новые технологии в образовании». – Центр научной мысли. – 2015. – С. 91-94.

7.Егорова Н. Е. Интерактивные технологии при обучении навыкам алгоритмизации // Сборник материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции «Надежность и долговечность машин и механизмов». – Иваново. 2017. – С. 477 – 481.

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, г. Иваново, Российская Федерация

N. E. Egorova, A. A. Arbuzova

DEVELOPMENT OF SOFTWARE FOR PREDICTION OF DANGEROUS FIRE FACTORS

Currently, various software tools are actively used in the training process, allowing to automate the computing process. In the Ivanovo fire and rescue Academy on the subject "Forecasting of fire hazards" different programs are used. However, all of them are commercial and focused on already trained users. Therefore, their use in practical classes leads to a number of difficulties. In this regard, the original software tool "ProgeOFP"was developed. This article describes its functionality and methods of application in educational organizations that provide training in the field of fire safety

Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters, Ivanovo, Russia

85

УДК 551.8

И. И. Косинова, М. А. Третьякова

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ ОСОБО ОХРАНЯЕМОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ «ДОНСКОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПАРК»

В статье рассматриваются палеопотамологические особенности Палео-Дона и ПраДона. Изучается геологическая уникальность данных территорий. Для культурного развития и сохранения особо охраняемой природной территории «Донской геологический парк» сформирован экологический менеджмент изучаемого района на базе четырех блоков матрицы проекта «Живая планета». Настоящая матрица сформировала возможности использования Донэкопарка в качестве образовательного рекреационно-туристического комплекса

После изучения палеонтологами долины Палео-Дона и Пра-Дона, следует назвать данную территорию уникальной, неповторимой. В ее пределах предлагаеися разместить Донской геологический парк [1].

Этот объект палеонтологических исследований, по которому можно проанализировать палеопотамологическую унаследованность от миоцена до позднего плейстоцена. На данной территории Окско-Донской равнины наблюдается последовательность глубоких морских ингрессий и регрессий, смены палеорек - олигоцен-миоценовой Соленоской-реки, каменнобродского Палео-Дона, ламкинского Палео-Дона (Ламкия-реки), Ергень-реки, Андреяреки, усманского Палео-Дона, кривоборского Палео-Дона, петропавловского Палео-Дона.

На участке Нижнего Дона проявляются соотношения венедского ПраДона и урунджикско-бакинской ингрессии, нижнекривичского верхнекривичского Пра-Дона и узунларской ингрессии, позднеплейстоценового Пра-Дона и карангатского-гирканской ингрессии.

В развитии погребеной дельты Пра-Дона было замечено слияние дельты Пра-Дона с дельтой Пра-Маныча и возникновение связей между дельтой ПраДона и Керчинским проливом с образованием фиксированной великой дельты Пра-Дона, присущей только долине Пра-Дона [2].

Как показывает продольный профиль речных срезов Пра-Дона, эрозионная линия Пра-Дона, связанная с древнеэвксинской трансгрессией, не расчленена на всем протяжении на уровни нижнекривичской и верхнекривичской аллювиальных свит, настолько они сближены. Не имеет чётких очертаний и линия вреза венедского Пра-Дона. На продольном профиле речных врезов Пра-Дона намечаются лишь Фрагментарно выраженные на отдельных поперечниках эрозионные линии венедской и верхнекривической аллювиальных свит, сильно сближенных с уровнем нижнекривичской свиты. Слабую выраженность венедского вреза Пра-Дона связывают с особенностями оледенений бассейна Дона, прежде всего в области Окско-Донской равнины. Слабая мощность морены донского ледникового языка свидетельствует о маломощности донского ледника, его распластованности, ослабленной экзарационной активности. Строение донской морены, ее отчётливый

86

акватический и локальный характер в нижней части, её слоистость, включение прослоев и линз мелкого и тонкого песка указывают на вероятное осаждение донской морены через воду, нахождение донского ледника в отдельных сегментах на плаву. Донской ледник утрачивал в таких условиях свою эродирующую способность, не создавал глубокие ложбины ледникового выпахивания и размыва. Палеопотамология и оледенения в бассейне Дона тесно взаимосвязаны: активные блуждания палеорек по Окско-Донской равнине с постепенным смещением палеодолин с востока на запад способствовали усилению равнинности этой территории, предопределили пити движения донского ледника, его распластованность, пониженную экзарационную активность, тип морены и в конечном итогетип погребённой прареки, Пра-Дона.

Изучение палеопотамологии Палео-Дона и Пра-Дона показало, что в строении палеорек и прарек проявляется не констративность аллювия, а многоярусность аллювия, смена в вертикальном игоризонтальном направлениях разновозрастных аллювиальных, озёрно-аллювиальных и озёрноморских свит с перерывами между ними. В этом убеждает и экскурс в палеопотамологию эорек и проторек Восточно-Европейской равнины.

Палеопотамология Палео-Дона и Пра-Дона была обусловлена прежде всего тектоникой, предопределившей формирование Окско-Донской равнины, Калачской возвышенности, Средне-Русской и Приволжской возвышенностей, глубокую ингрессию южныж морских бассейнов на север, продвижение ископаемых долин палеорек с востока на запад, появление погребенного водораздела на Окско-Донской равнине, прорыв петропавловского Палео-Дона к югу, образование нижнеплейстоценового Пра-Дона и др. Тектоника повлияла( через формирование Окско-Донской равнины и Калачской возвышенности) на пути движения донского ледникового потока, на типы морен, созданным данным потоком, типы экзарационных форм, флювиогляциальных и перигляциальных образований, типы отложений палеорек и прарек, на соотношения их фаций и др.

К вышеперечисленному следует добавить и роль климатических факторов в палеопотамологии Палео-Дона и Пра-Дона, которые были решающими в создании многоводности палеорек и прарек Донского бассейна, в сильнейшим развитии глинистых и суглинистых литофаций, увеличенной их мощности, преобладании умеренных уклонов, возникновении типов подпрудного аллювия, в гипертрофированном развитии фаций половодья, размыва.

Уникальность Пра-Дона и др. великих антропогеновых прарек ВосточноЕвропейской равнины проявилось в том, что Пра-Дон образовал вместе с ПраМанычем удивительную палеопотамологическую ассоциацию прарек, палеогеографическую пару прарек контрастного типа, в составе которых одна прорека, характеризуется интенсивным погружением (Пра-Маныч).

87

Уникальность Пра-Дона не нарушает, однако, палеопотомологического единства главных великих антропогеновых прарек Восточно-Европейской равнины, выражающегося в едином типе (Пра-Дона, Пра-Волги, Пра-Днепра) [3].

Это одно из самых красивейших мест Центральной полосы России, где можно не только отдохнуть, но и открыть для себя загадки сотворения Мира – Донской геологический парк.

Уникальный парк, в котором под открытом небом на участке 200 км вдоль реки Дон представлена подробная экспозиция «Живая планета». Это места протекания древнейшей и одной из самых для того времени большой реки на Земле - Палео-Дон. Палео-Дон – река, вокруг которой формировался весь рисунок поверхности и, соответственно, происходило развитие жизни. Является единственной территорией, где этапы эволюции природы и человека сохранились в наибольшей полноте.

Первый блок матрицы проекта «Живая планета» представляет собой информацию о Земной коре и гидросфере. Для реализации этого блока предлагается следующая структура. Во - первых это строительство комплекса «Живая планета» в г. Павловске. Предполагается, что данный комплекс будет построен на основании существующего здания бывшего салотоплевного завода, который был выстроен в 19 веке. В настоящее время данное здание находится в удовлетворительном состоянии и при соответствующей реконструкции может стать замечательным экспозиционным комплексом. Основными элементами данного комплекса будут, экспозиция «Земля во вселенной». Она может быть реализована в виде микропланетария, который может располагаться в башне данного экспозиционного комплекса и продемонстрировать некие этапы образования Земли и её нахождения во вселенной. Интересным элементом является рассмотрения позиций и гипотез образования вселенной и Земли. Здесь могут рассматриваться, как базовые библейские рассказы и тексты, так и существующие научные гипотезы. Следующим шагом экспозиции являются этапы формирования непосредственно Земли. Интересным будет моделирование строение земного шара и 3D моделирования его образования. Здесь достаточно детально возможно отразить все структурные элементы земного шара. Обозначить их радиусы, химические свойства и основные свойства каждого из данных элементов. Применительно к данному региону большой интерес представляет собой модель Воронежской антеклизы, которая является крупнейшей структурой положительного знака. Интересным является факт постоянного многомиллионного роста данной структуры на фоне общего стабильного состояния Восточно-Европейской платформы. Так же данный экспозиционный комплекс должен включить и элемент современного состояния Земной коры и гидросферы региона. Следует отметить, что интересным элементом реализации данного блока будет реконструкция набережной города Павловска. Здесь целесообразно строительство пристани для речных судов. Чтобы впоследствии проводить различные развлекательные мероприятия, в том числе водные экскурсии по акватории Дона для знакомства с элементами данного блока матрицы «Живая планета». Сопровождение

88

данных мероприятий должно быть реализовано в виде пикниковой зоны. Здесь предполагается площадка для отдыха, проведения пикников. Интересным элементом кластера Дивногорье является Русская Буйловка или карьер «Тихий Дон» в Богучаре. Здесь считается целесообразным строительство геологического музея. Коллекция горных пород и минералов представлена древнейшими и более молодыми горными породами, позволит ознакомиться каждому желающему с древнейшими горными породами, увидеть геологический разрез сводовой части Воронежской антеклизы и рассмотреть особенности осадочных горных пород, залегающих на данной территории. Здесь весьма целесообразно установка тематических видео площадок, которые могли бы демонстрировать различные этапы жизни Земли применительно к данному региону.

Так же уникальным местом для реализации данного блока Донского Экопарка является Белогорье.

Помимо сугубо зон отдыха здесь целесообразно размещение зон мастерклассов в едином стиле Донэкопарка. Могут быть продемонстрированы в мастер классах особенности различных ремёсел, различных художественных стилей связанных с компонентами природной среды. Весьма большой интерес может представлять сад камней на северной горке Белогорья под открытым небом. Идея сада камней пришла к нам из Японии.

Уникальной возможностью знакомства с разнообразием горных пород в кластере Белогорье является наличие морены, которая позволяет нам познакомится с различными горными породами не только для данного региона, но и теми, которые пришли с ледником северных регионов нашей страны. Интерактивная площадка под открытым небом позволит получить информацию о всех тех элементах сада камней, которые были представлены, а также о возможностях их дальнейшего использования. В основании Южной горы у подножья реки Дон, возведение эколого-геологической лаборатории, которая была оборудована современным оборудованием для исследования пород и воды. Желающие имеют возможность не только отдохнуть, но и приобрести определённые навыки, удовлетворить своё любопытство и получить определённые знания в области анализа водных ресурсов. В село Кирпичи расположенного в основании южной горы имеет наличие смотровой площадки и купели. Здесь весьма интересным может быть размещение музея воды.

Для кластера Белогорья может включать в себя интерактивные карты качества воды поверхностных вод, интерактивные панели Палео-Дона и Волги, Палео-Дона и Камы, большие и малые реки, бассейны реки Дон, дикие ландшафты предонья. Экспозиции музея должны быть посвящены подземным водам.

Кластер Костёнки представляют собой объект дальнейшего развития в появлении жизни на земле человека. Здесь формируется уникальная зона активности зарождения жизни. Широко должны быть использованы зоны мастер-классов, предел которых можно провести археологические раскопки, рассмотреть и изучить отдельные артефакты и попытаться реконструировать

89