книги из ГПНТБ / Обухов В.И. Человек и автоматика рассказ о больших системах

действующих ГЭС была закончена автомати­ зация управления агрегатами, а новые ГЭС с 1950 года вводились в действие уже с авто­ матическим управлением. В результате автома­ тизации резко сократилось количество обслу­ живающего персонала на электростанциях: до 4—5 человек на крупных и до 2—3 человек на средних. Такая быстрая автоматизация ГЭС стала возможной благодаря не только непре­ рывности технологического процесса, но также относительной простоте устройств управления гидроагрегатами.

Управление агрегатом гидростанции в ос­ новном включает пуск, остановку и перевод с одного режима на другой.

С помощью регуляторов и системы реле уп­ равление гидротурбин полностью автоматизи­ ровано, и сейчас имеются реальные возмож­ ности в ближайшее время ликвидировать обслуживающий персонал на всех ГЭС Совет­ ского Союза, что, несомненно, будет содейство­ вать уменьшению себестоимости электроэнер­ гии и безаварийности их работы.

Автоматизация 12 ГЭС, проведенная в Уз­ бекистане в 1946—1950 годах, позволила высво­ бодить 634 человека, а к 1956 году там же на 17 ГЭС было высвобождено еще 1300 человек, а в масштабе всей страны это уже тысячи лю­ дей. В области автоматизации ГЭС в настоя­ щее время ведется работа по совершенствова­ нию аппаратуры. Например, внедряются авто­ операторы, которые перераспределяют актив­ ные и реактивные нагрузки, а также, учитывая состояние ГЭС и суммарную нагрузку, вводят в работу такое количество гидроагрегатов, что­

19

бы ГЭС имела максимальный коэффициент по­ лезного действия.

На тепловых станциях автоматизация полу­ чила значительное развитие в электрической части, и в последнее время, несмотря на слож­ ность и многообразие технологического про­ цесса тепловой части, решается вопрос обслу­ живания котлов, турбогенераторов и всего вспомогательного оборудования с одного щита.

Большое количество разнообразных стан­ ций (гидро-, тепловых, атомных) и требование надежности снабжения электроэнергией по­ требителей уже сравнительно давно привели к объединению их в энергосистемы. Но процесс объединения растет. Уже становится реальным вопрос об объединении энергосистем страны в одну систему Европейской части, а затем, види­ мо, и всего Советского Союза. Кроме того, создается основа и получает претворение проб­ лема объединения энергосистем ряда социали­ стических стран. Например, Центральным дис­ петчерским управлением Объединенной энер­ госистемы социалистических стран уже в 1965 году между Болгарией, ЧССР, Венгрией, ГДР, Польшей, Румынией и Советским Союзом бы­ ло распределено около 6 миллиардов киловаттчасов электроэнергии. Естественно, что подоб­ ные проекты ставят много серьезных научных и инженерных задач. Так, в результате слож­ ности все отчетливее вырисовываются контуры таких систем, которые, получив название боль­ ших, являются предметом дальнейшего рас­ смотрения.

Подобная динамика развития наблюдается и в других областях деятельности человека.

20

К примеру, транспорт, основой которого на про­ тяжении многих столетий, вплоть до XIX века, во всех странах мира была живая сила (ло­ шадь, верблюд, слон, упряжки собак), необы­ чайно преобразился и стал сложной и многооб­ разной системой. Настоящий период развития транспорта по темпам роста скоростей и ком­ фортабельности совершенно не похож на то, что имело место даже в недалеком прошлом, хотя бы около 60—70 и тем более 100 лет то­ му назад. Сегодня, например, нельзя сравни­ вать первую железную дорогу, которая была введена в действие в 1825 году в Англии, ни с одной из современных железных дорог, если вспомнить к тому же, что такие экспрессы, как «Хикари» в Японии, могут пробежать расстоя­ ние 515 километров между Токио и Осакой за 3 часа 10 минут, а последние модели француз­ ских электровозов СС-7107 и ВВ-9004 уже по­ казали скорость, равную 331 километру в час. На магистрали Ленинград — Москва курсиру­ ет самый быстрый поезд в стране, имеющий скорость 140 километров в час. В 1968 году на этой трассе помчатся экспрессы со скоростью 200 километров в час. В настоящее время при испытании скорость в 205 километров в час уже была достигнута.

Нужно отметить, что в Советском Союзе на грузовых перевозках среднеучастковая ско­ рость 34 километра в час намного выше анало­ гичной в США. В 1965 году грузооборот наших магистралей превышал 1900 миллиардов тон­ но-километров. Этот фантастический грузообо­ рот в два раза больше грузооборота железных дорог всех капиталистических стран, вместе

21

взятых. Протяженность дорог в СССР превы­ шает 130 тысяч километров и продолжает рас­ ти. На транспорте появляется все больше мощ­ ных электровозов и тепловозов. Так, мощность восьмиосного электровоза (8700 л. с.) одной из последних серий ВЛ80К в 4 раза превосхо­ дит мощность паровоза самого последнего вы­ пуска. Он развивает скорость ПО километров в -час и может водить составы весом до 10 ты­ сяч тонн.

Огромно и число пассажиров. В 1964 году железными дорогами было перевезено около 2,5 миллиарда пассажиров, а в пригороды Мо­ сквы летом ежедневно отправляется около 1200 тысяч пассажиров. Все это несет так мно­ го проблем, что дальнейшее развитие, естест­ венно, может быть только в рамках разветв­ ленных сложных и научно организованных ав­ томатических систем..

Такой же скачок в скоростях и росте поез­ дов с аналогичными проблемами наблюдается в последние два-три десятилетия во всех раз­ витых странах мира. Однако поезд — это наи­ более старый вид транспорта, обслуживающий дальние перевозки, и в США протяженность железных дорог не растет, а значительно сни­ жается.

Это объясняется тем, что появились другие виды транспорта, которые вытесняют железно­ дорожный. Например, за последнее время резко увеличивается в грузообороте автомобильный и трубопроводный транспорт, а в пассажирообороте — автомобильный и воздушный. В на­ шей стране авиация достигла поразительных успехов. За один 1966 год гражданский флот

22

перевез свыше 40 миллионов человек, имея при этом более полумиллиона километров воз­ душных дорог. Возросшее число пунктов связи, оснащенность авиации реактивными самолета­ ми и огромные масштабы перевозок пассажи­ ров и грузов создают сложную систему функ­ ционирования, в которой планирование работы аэропортов при современных темпах с каждым годом все настойчивее требует привлечения ав­ томатики и вычислительной техники.

Темпы развития авиации колоссальны, и трудно сейчас поверить, что первый в мире са­ молет был построен А. Ф. Можайским (1825— 1890) еще в период 1882—1884 годов, а продол­ жительный (до полутора часов) устойчивый полет с пассажиром состоялся в 1908 году. Прошло всего около 60 лет, и вот сегодня в Советском Союзе впервые в мире построен са­ молет АН-22, по праву названный «Антеем», который способен за один рейс перевезти по воздуху 720 человек, т. е. столько, сколько пе­ ревозит поезд, состоящий из 15 купированных 48-местных пассажирских вагонов. Этот само­ лет по грузоподъемности (максимальная гру­ зоподъемность его 100 тонн) превосходит все существующие в мире самолеты. АН-22 может быть использован для перевозки грузов и пас­ сажиров. Последний вариант рассчитан именно на такую комбинированную нагрузку. За не­ сколько десятилетий в авиации сделано много. Развитие сложности и количественный рост можно видеть на реальных примерах.

В1909 году Луи Блерио перелетел Ла-

Манш.

В1910 году русский летчик Н. Попов уста­

23

новил рекорд полета по продолжительности (2 часа 04 минуты) и высоте (600 метров).

Благодаря научным трудам великого рус­ ского ученого Н. Е. Жуковского (1847—1921) закладываются научные основы полета —аэро­ динамика. Работой «О присоединенных вих­ рях» Н. Е. Жуковский положил начало аэро­ динамике.

К 1914 году самолеты имели скорость 90— 120 километров в час, потолок 300 метров, пол­ ную нагрузку до 1500 килограммов.

Впериод 1914—1918 годов в России впер­ вые в мире были построены такие многомотор­ ные самолеты, как «Русский витязь» и «Илья Муромец».

ВСоветском Союзе благодаря усилиям конструкторов А. Д. Швецова, Н. Н. Поликар­ пова, А. С. Яковлева, С. А. Лавочкина, А. И.

Туполева, С. В. Ильюшина, А. К. Антонова и многих других была создана первоклассная во­ енная и гражданская авиация.

К концу второй мировой войны скорость истребителей достигла 700 километров в час, дальность полета 3000 километров, потолок 13,5 километра.

Еще в довоенные годы благодаря работам русского ученого и изобретателя К. Э. Циол­ ковского, конструкторов Ф. А. Цандера, В. Ф. Болховитинова, Д. С. Душкина и А. М. Исаева были заложены основы для конструкции само­ лета с жидкостным ракетным двигателем, ко­ торый может развивать скорость порядка до 4000 километров в час. Кроме того, русским ученым С. А. Чаплыгиным (1869—1942) были заложены основы современной газовой динами­

24

ки и тем самым было предопределено развитие реактивной техники.

В 1929 году советский ученый Б. С. Стеч­ кин опубликовал работу «Теория воздушного двигателя». Однако по-настоящему реактивная авиация начала развиваться в послевоенные годы.

В1948 году рекорд скорости на таких само­ летах уже составлял 1079 километров в час, в дальнейшем скорости росли и сейчас достигли свыше 3000 километров в час.

Внастоящий момент имеются десятки аэ­ ропортов и тысячи винтовых, турбовинтовых, турбореактивных самолетов местного, дальне­ го и континентального сообщения, такие, как

ИЛ-12, ИЛ-14, ТУ-104, ТУ-110, ТУ-144, ИЛ-18,

а з а рубежом такие, как «Комета» (Англия), «Каравелла» (Франция), «Бсинг-707» (США).

Самолет ТУ-104 имеет пассажировместимость 70 человек, крейсерская скорость на вы­ соте 10—12 километров 850 километров в час, беспосадочная дальность 3000—3200 кило­ метров. А сегодня — это самолеты «Антей» мо­ дель сверхзвукового пассажирского самолета ТУ-144, который будет иметь скорость полета 2500 километров в час, высоту полета 20 000 метров, количество пассажирских мест 121, дальность беспосадочного полета 6500 кило­ метров, нормальный взлетный вес 130 тонн. Форма самолета со стреловидным крылом, с изменяющимся в полете крылом, самолет вер­ тикального взлета — это рисунок из вчераш­ них фантастических романов.

За рубежом, в США, имеется также проект модели реактивного пассажирского сверхзву-

25

нового лайнера «Локхид-2000», который при вместимости 170—250 пассажиров будет иметь скорость свыше 3200 километров в час.

Таковы темпы развития гражданской авиа­ ции, которая приобретает с каждым годом все большую сложность и решения которой требу­ ют создания больших авиационных систем.

Завтра авиации — это, конечно, межконти­ нентальные многоместные ракеты, которые смогут за несколько минут перебрасывать лю­ дей с одного континента на другой, это развет­ вленная сеть воздушных дорог, вплоть до инди­ видуальных такси-вертолетов и т. д.

Все это, безусловно, еще более усложнит воздушный транспорт, эксплуатация которого станет возможной только при полной ее авто­ матизации вдиасштабе не одной, а нескольких стран.

Еще более сложной системой, требующей автоматического управления, регулирования и организации в больших масштабах, является автомобильный транспорт, насчитывающий в настоящий момент во всем мире десятки мил­ лионов автомашин. При этом нужно учитывать, что выпуск автомашин в последние годы чрез­ вычайно растет.

Зарождение автомобильного транспорта можно отнести к самодельной педальной повоз­ ке русского механика Л. Л. Шамшуренкова, созданной им в 1752 году. Потом появляется паровой автомобиль французского инженера Н. Ж. Каньо (1769).

В 1860 году французом Ленуаром был пред­ ложен первый двигатель внутреннего сгорания, а в 1862 году французом Боде Роша было от-

26

Стремительно увеличивается скорость передвижения транспортных средств, используемых человеком

27

-1 6 0 млн.

Растет во всем мире количество автомобилей

четливо сформулировано представление о ра­ боте 4-тактного двигателя внутреннего сгора­ ния. И вслед за этим в 1885—1887 годах не­ мецкими конструкторами К. Ф. Бенцом и Г. Даймлером были построены первые автомо­ били с двигателем внутреннего сгорания. С это­ го момента во всех странах мира начинается производство автомашин, которое в настоящий

момент приобрело такое лавинообразное раз­ витие.

28