3839

Рис. 5. Этап подготовки раствора

Для удобства студе нта был создан внутренний интерфейс. Сначала студента встречает инструкц ия по управлению. После ознакомления с ней можно переходить к выполнению задания. С помощью клавиши на манипуляторе вызывается вкладка «МЕНЮ ». В ней есть кнопка «Инструкция », при нажатии на нее вызывается подсказка, в которой отражены все этапы выполнения лабораторной работы. Также есть возможность начать лабораторну ю работу заново и выйти из нее.

Рис. 6. Инструкция и главное внутренне меню

Заключение

В рамках проекта было разработано программное обе спечение, которое содержит сразу и методические материалы, и видео-лекции, и виртуальные лабораторные работы. Заве ршающим этапом разработки стане т внедрение про-

220

граммного обеспечения в учебный процесс студентов по направлению «Техносферная безопасность».

Литература

1.LabsterVR. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.labster.com/vr/ (дата обращения 20.02.2021).

2.How virtual reality enriches learning today // Newtonew: news of online education. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://newtonew.com:81/web/ar-and-vr-conference-2016 (дата обращения 08.03.2021).

3.Андрушко Д. Ю. Применение технологий виртуальной и дополнительной реальности в образовательном процессе: проблемы и про-спекты // Научное обозрение. Педагогические науки. - 2018. - № 6. - С. 5-10.

4.Соколов А., Ковалевская А., Остромухов Р. Виртуальная экологическая лаборатория для разработки цеха по переработке фотоэлектрических модулей // Глобальная конференция по инженерному образованию IEEE 2020 (EDUCON) // с. 434-441

5.Нуртдинова Л. Р., Гуреев М. В., Круцкая С. В. Принципы проектирования виртуальной среды в образовательном пространстве и психологические особенности обучения их восприятия // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. 2018. Т. № 1 (37). С. 123-130.

6.Шахмартова О. М., Болтага Е. Ю. Психологические аспекты общения в социальных сетях виртуальной реальности. Вестник Пензенского государственного педагогического университета. В. Г. Белинский. 2011. № 24. С. 1002-1008.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

A.S. Sokolov, D. E. Ostapchuk, A. S. Kovalevskaya, O. V. Smolova,

A.V. Smirnov

IMPLEMENTATION OF INTERACTIVE LEARNING METHODS IN THE EDUCATIONAL PROCESS OF STUDENTS TRAINING ON THE PROGRAMS OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND TECHNOSPHERIC SAFETY

The article discusses the possibilities of using virtual reality technology for partial and complete replacement of laboratory work. The features of the development and the experience of using this technology, and the experience of training specialists in different directions are shown.

Saint Petersburg Electrotechnical University «LETI»

221

УДК 631.95:502.55:629.1

Л. Б. Сафонова, И. В. Акользин, И. М. Винокурова

РАЗРАБОТКА ПЕРЕДОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

ВАВИАСТРОЕНИИ

Вматериалах данной работы представлена технология каталитического метода очистки воды на основе тведофазного железосодержащего катализатора FeZSM–5 и пероксида водорода.

Внастоящее время для окружающей среды и населения России представляют опасность поллютанты, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами. К таким веществам относят боевые отравляющие вещества, компоненты жидкого ракетного топлива, запасы которых с учетом передовых технологий в нашей стране велики. Экологическая безопасность ракетных пусков, испытаний и отработки двигательных установок летательных аппаратов требует особого внимания при разработке компонентов ракетного топлива (КРТ), которые отличаются высокой химической активностью и токсичностью.

По показателям токсичности компоненты ракетного топлива делятся на четыре класса опасности.

–1 класс: горючие гидразинового ряда (гидразин, НДМГ и продукт Люминал- А);

–2 класс: некоторые углеводородные горючие (модификации керосина и синтетические горючие) и окислитель перекись водорода;

–3 класс: окислители азотный тетроксид (АТ) и АК-27И (смесьHNO3 - 69,8 %, N2O4 -28 %, J-0,12…0,16 %);

–4 класс: углеводородное горючее РГ-1 (керосин), спирт этиловый и бензин авиационный.

При разработке различных режимов использования компонентов, входящих в технологическую линейку испытаний, работы и запуска двигателей летательных аппаратов необходимо учитывать санитарно-гигиенические нормы компонентов реактивного топлива (КРТ), представленные на рис. 1.

Входе проведенных испытаний выявлено, что конечные КРТ образуют продукты полного и частичного окисления веществ ракетного топлива в элементах двигателя, конечные продукты их сгорания содержат вредные соединения: окись углерода, углекислый газ, окислы азота и др., представленные на рис. 2.

222

Рис. 1. Санитарно-гигиенические нормы КРТ

Рис. 2. ПДК (мг/м3) компонентов продуктов сгорания

В случае испытания стендов ЖРД, применяющих КРТ 4 класса опасности (РГ-1, спирт, бензины), а также водород, СПГ и кислород необходимо соблюдать согласно ГОСТ 12.1.007 минимальную ширину санитарнозащитной зоны,

223

а именно 300 м. Устройст во испытуемого стенда, а также раз личных систем такого класса определяется применяемыми КРТ, представленными на рис. 3.

Рис. 3. Ширина санитарнозащитной дозы для стендов ЖРД

Образующиеся про дукты распада при технологическом цикле работы двигателей (рис. 4), следу я требованиям СанПин, необходимо преобразовывать в менее вредные вещества с помощью водных растворов. Следовательно, необходимо разрабатывать и внедрять методы обезвреживания водных растворов, с помощью которых можно было переводить токсичные вещества в менее вредные и безвредные для окру жающей среды.

Рис. 4. Стенд Ф КП «НИЦ РКП» для испытаний ДУ ступен ей РН

Одной из передовых технологий каталитического мет ода очистки воды является метод на основе тведофазного железосодержащего к атализатора – цеолита FeZSM – 5 и пероксида водорода. Особое внимание уделяется обезвреживанию водных растворо в от компонента ракетного топлива диметилгидразин

224

(НДМГ, гептил). Одним из продуктов его окисления является N- нитрозодиметиламин (НДМА). Это промежуточное соединение устойчиво к окислению и очень токсично. Поэтому важно не допустить образования этого вещества в результате окислительной реакции.

Были изучены адсорбционные характеристики цеолита FeZSM–5 и закономерности каталитического окисления гептила пероксидом водорода.

Таблица Абсорбционные характеристики FeZSM – 5 в водных растворах

органических веществ при температуре 250

При начальных концентрациях гептила 15 мМ и пероксида водорода 1,86 М наблюдается максимальная скорость окисления НДМГ (W0 =2,4·10-4 М мин-1). При таких условиях адсорбция НДМГ соответствует наполовину заполненному монослою на цеолите. Энергия активации реакции Е НДМГ =41 кДж/моль зависит от скорости окисления НДМГ на FeZSM – 5 и от температуры суспензии цеолита.

При данной реакции образуются промежуточные продукты: муравьиная кислота, нитрометан и образование N- гидрокси-N-метил-метанамин рис. 5. В результате каталитической реакции даже через 2,5 часа N-нитрозодиметиламин не обнаружен, это позволяет применять указанный метод как передовой.

Рис. 5. Диаграмма образования углерода НДМГ в системе FeZSM – 5/Н2О2 за 2,5 часа реакции при 250 С.Условия: НДМГ =10 мМ, Н2 О2 =1 М, FeZSM – 5 = 15 г/л

225

Таким образом, при изучении адсорбционных характеристик цеолита FeZSM–5 разработана технология каталитического метода очистки воды, позволяющая обезвредить продукты полного и частичного окисления веществ ракетного топлива в элементах двигателя.

Литература

1.Винокурова, И. М. Топлива и рабочие процессы в авиационных и ракетных двигателях: сборник задач и упражнений: учеб. пос. [Текст] / И. М. Винокурова. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. Ч. I. 241 с.

2.Винокурова, И. М. Топлива и рабочие процессы в авиационных и ракетных двигателях: сборник задач и упражнений: учеб. пос. [Текст]/ И. М. Винокурова. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. Ч. I. 241 с.

3.Винокуров, И. В. Определение контрольных точек расхода топлива с учетом температурных эффектов [Текст] / И. В. Винокуров, Д А. Сыромятников, И. М. Винокурова

//Физико-технические проблемы энергетики, экологии и энергоресурсосбережения. ФГБОУ ВПО ВГТУ, Выпуск 15, 12 ноября. Воронеж. 2013. с. 52-58.

4.Винокуров, И. В. Влияние природы топлива на скорость анодно-анионной активации металла в топливных баках [Текст] / И. В. Винокуров, И. М. Винокурова, И. Г. Дроздов

//Физико-технические проблемы энергетики, экологии и энергоресурсосбережения. ФГБОУ ВПО ВГТУ, Выпуск 15, 12 ноября. Воронеж. 2013. с. 52-58.

5.Винокурова И. М. Топлива и рабочие процессы в авиационных и ракетных двигателях: курс лекций: учеб. пос. / И. М. Винокурова // Воронеж: ФГБОУ ВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2014. Ч. 1. 235 с.

6.Подакин, Н. А. Изучение особенностей выбора топливных коипонентов в АРД [Текст] / Н. А. Подакин, М. А. Курбатов, И. М. Винокурова // Авиакосмические технологии (АКТ-2017): тр. XVII междунар. науч.-технич. конф. и школы молодых ученых, аспирантов и студентов.- Воронеж: Элист, 2017. - С. 122-124.

7.Винокурова, И. М. Изучение особенностей выбора топливных компонентов в АРД [Текст] / Н. А. Подакин, М. А. Курбатов, В. С. Носова, И. М. Винокурова // Химия, новые материалы, химические технологии: межвуз. сб. науч. тр. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронеж-

ский государственный технический университет», 2018. – Вып. 9. – с. 98-102.

8.Винокурова, И. М. Изучение перспективности углеродосодержащих топлив для ракетоносителей [Текст] / В. С. Носова, И. В. Винокуров, И. М. Винокурова // Химия, новые материалы, химические технологии: межвуз. сб. науч. тр. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2018. – Вып. 9. – с. 118-123.

9.Винокурова, И. М. Исследование свойств углеводородных топлив для ракетоносителей [Текст]/ И. М. Винокурова, В. С. Носова // Стратегии исследования в естественных и технических науках: сб. науч. тр. матер. Межд. науч.-практ. конф. 28 июня 2018 г., - Белгород: ООО Агентство перспективных научных исследований (АПНИ), 2018. С. 110-114.

Воронежский государственный технический университет

L. B. Safonova, I. V. Akolzin, I. M. Vinokurova

DEVELOPMENT OF ADVANCED TECHNOLOGY FOR NEUTRALIZATION OF DILUTE SOLUTIONS OF TOXIC SUBSTANCES IN THE AIRCRAFT INDUSTRY

In the materials of this work, the technology of the catalytic method of water purification based on the tvedophase iron–containing catalyst FeZSM-5 and hydrogen peroxide is presented.

Voronezh State Technical University

226

УДК 614.862

М. Ю. Волокобинский, М. В. Сошников

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОРОЖНО-ТРАН СПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ НА ОСНОВЕ РАЗРАБ ОТКИ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ

Целью работы является повышение качества прогнозирования дорожнотранспортных происшес твий (ДТП). В ходе работы выявлена низкая достоверность прогнозов на основе существующих методов. На основе экспертной системы разработан метод коэффициента аварийности, повышающий качество прогнозов ДТП.

Большинство методо в прогнозирования дорожно-трансп ортных происшествий (далее – ДТП) осн овываются на статистических данных о дорожных и погодных условиях. У дан ных методов есть большой недост аток – они учитывают эти факторы по отдельности, а не в их совокупности. Это существенно снижает качество прогноз ирования [1].

В целях рассмотрен ий точности некоторых из таких ме тодов прогнозирования ДТП проведены ис следования на реальных данных о количестве происшествий в Курганской области [2, 3].

Для определения з начений расхождения прогнозируе мых и реальных данных проведен регресс ионный анализ данных полученных при прогнозировании методам аппроксимации и временных рядов. В целях с равнения двух методов, рассчитаем коэффициент детерминации - R2, который применяется для оценки достоверности (кач ества) [4].

После внесении пол ученных данных в таблицу MSEx cel получены следующие результаты (рис. 1):

Рис. 1. Фактические значения ДТП и результаты полученны е в результате прогнозирования

С помощью пакета « Анализ данных» получена регресс ионная статистика для спрогнозированных значений полученных при использовании метода интерполяции и экстраполяции (рис. 2) [5].

227

Рис. 2. Результат ы регрессионной статистики для метода и нтерполяции и экстраполяции

Аналогичным способом получена регрессионная статистика для спрогнозированных значений пол ученных при использовании метода временных рядов (рис. 3).

Рис. 3. Результаты регрессионной статистики для метода временных рядов

Врезультате проведения данного анализа сделан выв од, что точность значения прогноза выполненного методом экстраполяции со ставляет 88 %, а методом временных рядо в 78 %, что является допустимыми , но далекими от идеала значениями оправдываемости прогноза.

Данные методы хор ошо исследованы, но при использ овании большего числа факторов можно п овысить эффективность прогнозиро вания. Для этого необходимо с помощью экспертного метода установить влияние на происхождение события (в данном случае ДТП) различных факторов. Первоначальную выборку наиболее значимых факторов из общего множества можно осуществить с помощью регресси онного анализа, а затем уже, исп ользуя метод экспертных оценок выразить их суммарное влияние в виде обоб щенного коэффициента аварийности, а рас считать, как их произведение по каж дому фактору.

Вкачестве коэффициентов, для использования в данно м методе, можно представить влияние погоды на количество ДТП. Результаты анализа этих данных можно представить в виде следующих графиков (рис. 4):

228

Рис. 4. Кр уговая диаграмма влияния погоды на ДТП

Так же, существенное влияние на количество происшествий оказывает состояние проезжей части (рис. 5).

Рис. 5. Круговая диаграмма влияния состояния проезжей част и на ДТП

Как мы видим, возн икает необходимость использование многих факторов влияния условий на количество ДТП. Применение в практиче ской деятельности подразделений МЧС Росс ии методов прогнозирования ДТП о снованных на коэффициенте аварийности, позволит не только быстро и точно рассчитывать прогнозируемые значения, но и более гибко отслеживать вли яние новых статистических данных, вносим ых в рассматриваемую систему прогнозирования, на результаты точности прог ноза как в целом, так и на отдельных его этапах.

Литература

1.Чрезвычайные ситуации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mchs.gov.ru/activities/stats/CHrezvichajnie_situacii (Дата обращения: 10.01.2018).

2.Приложение к приказу МЧС России от 08.07.2002 № 329 «Об утверждении критериев информации о чрезвычай ных ситуациях».

229