10654

чувствительности и заданных динамических характеристик, предупредить о протечке (в том числе жидкости, не обладающей свойствами проводника) или о приближении к контролируемому объекту человека. Целью работы является разработка емкостного датчика, а задачи, которые мы решаем такие: разработка генератора, разработка систем контроля за установкой и эксперимент. Проблема, которая стоит пред нами – это создание макета датчика и определение его параметров, а также параметров контрольной системы, необходимых для использования устройства при решении тех или иных задач.

Разработка установки

Рис.1.

Структурно установка состоит из генератора, анализатора и монитора. Генератор формирует сигнал с определенной частотой, которая задается задающим конденсатором, соединенным электрически с антенной, форма и исполнение которой зависят от поставленной задачи. Сигнал с генератора поступает в анализатор, где сравнивается с «эталоном» ­ сигналом такого же генератора (так работает терменвокс) или сигналом этого же генератора, но сформированным несколько ранее. В последнем случае сигнал либо записывается в запоминающее устройство, либо проходит через линию задержки – в зависимости от определяемого задачей необходимого времени реакции. Совпадение сигналов говорит о постоянстве характеристик внешней среды, в то время как их изменение (например, в случае возникновения протечки) приводит к изменению частоты генерации и, как следствие, несовпадению характеристик сигналов в анализаторе. В этом случае формируется сигнал «тревоги», который подается на «монитор». Задачей текущего этапа было разработать и оценить возможную функциональность генератора, построенного на элементах цифровой логики. Генератор представляет собой мультивибратор, собранный из логических элементов микросхемы к155ла8, включенных в режиме инверторов. Для управления частотными характеристиками генератора используются конденсатор и резистор.

340

Рис.2. Принципиальная схема мультивибратора на элементах цифровой логики (микросхема к155ла8)

Рис.3.

В то время как по системе проходит ток, ёмкость конденсатора наполняется, как только она заполнится полностью, то мгновенно соединительные точки цепи меняют свои показатели на противоположные по знаку (0-1) и конденсатор разряжается, всё это происходит постоянно, с периодичностью.

Рис.4.

341

На левой части рисунка 4 представлен процесс заряда и разряда конденсатора (вход инвертора а, вывод 2 микросхемы) относительно некоторого среднего уровня, также видно, что происходит скачкообразное изменение напряжения, что свидетельствует об изменении напряжения на входе времязадающей цепи генератора – выводы 4 и 10 микросхемы. А на правом рисунке представлена зависимость напряжения на выводе 1 микросхемы, представляющая собой изменение логических состояний элемента а.

Заключение

При прикосновении через проводящий контакт к одному из контактов конденсатора визуально регистрировалось изменение частоты генерации, что при использовании представленного регистрирующего устройства (осциллограф С1­112А) возможно при изменении частоты генерации на величину не менее 5%. Это подтверждает предположение о возможности использования предложенного генератора в качестве датчика изменения емкости задающего конденсатора.

Сапожникова М.А.

(МАОУ «Лицей №82», г. Нижний Новгород)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ АВТОНОМНОГО ПОСЕЛКА В РАЗЛИЧНЫХ СУБЪЕКТАХ РФ

Энергетическое положение стран сегодня

Для любой страны очень важно наличие энергетических ресурсов, в современном мире человек не может существовать без них. Сейчас общий процент возобновляемых ресурсов, используемых в промышленности, составляет 1,9%. Традиционные источники энергии, работа которых основана на трудно восполняемых или же невосполнимых ресурсах, составляют 88.1%, в то время, как количество ресурсов сильно сокращается, а альтернативные источники развиты плохо.

Задачи и цели исследования

Альтернативные источники энергии очень разнообразны: ветроэнергетика, биотопливо, гелиоэнергетика, геотермальная энергетика, грозовая энергетика, водородная энергетика, космическая энергетика.

342

Немалую известность получило такое понятие, как солнечные батареи – один из видов гелиоэнергетики. В странах, где климатические условия благоприятны, уже встречаются дома солнечными панелями – полупроводниковый фотоэлектрический генератор, непосредственно преобразующий солнечную энергию в электрическую энергию. Такие дома есть и в России, в городах Крыма и Сочи, в Казане создан автономный. Он не требует подключения к внешним коммуникациям - теплоцентрали, электросети. При этом там есть горячая вода, освещение, все современные бытовые электроприборы. Исследуя данное направление развития технологий, я решила выяснить перспективность использования солнечных панелей на территории РФ. Задачами моего исследования стали: 1. Рассмотрение поселка, относительно которого я рассматривала эффективность работы панелей. 2. Рассмотрение видов солнечных батарей, их преимущества и недостатки. 3.Изучение принципа работы солнечных панелей. 4. Расчет суммарного количества солнечной радиации, поступающей на энерговоспринимающие плоскости. 5. Определение необходимого количество энергии потребления и рассчитать стоимость оборудования для ее получения. 6. Создание карты зависимости площади солнечных панелей от географического положения их установки. 7. Вывод о перспективности использования солнечных панелей на территории РФ.

Принцип работы солнечных панелей

Автономная система энергоснабжения состоит из таких компонентов: инвертор - инверторный преобразователь постоянного тока в переменный и наоборот, контроллеры заряда солнечных батарей — устройства, отвечающие за эффективное преобразование вырабатываемой электроэнергии и аккумулятор. Главным элементом данной системы является солнечная панель. Она состоит из кремниевой пластины, с одной стороны которой находиться тончайший слой фосфора, с другой стороны – тончайший слой бора. Там, где кремний контактирует с бором, возникает избыток свободных электронов, а там, где кремний контактирует с фосфором электроны в недостатке. С помощью p-n перехода создается упорядоченное движение электронов – электрический ток, который собирают с помощью металлических дорожек.

Виды солнечных панелей

Существуют различные виды солнечных панелей. На сегодняшний день самые надежными и эффективными считаются монокристаллические панели. Для их изготовления используется кремний, который плавят, а затем кристаллизуют в слитки для дальнейшей работы. КПД составляет 15-17%, производительность за каждые 20-25 лет службы постепенно

343

снижается приблизительно на 20%, срок службы такой системы составляет 40-50 лет. Существуют также поликристаллические, ленточные, аморфные виды солнечных панелей, главным образом, отличающиеся от монокристаллических способом обработки кремния, и как следствие, снижением эффективности работы и цены. В своей работе я буду рассматривать монокристаллические панели, так как в погодных условиях России главным критерием является эффективность работы.

Расчет необходимой электроэнергии и площади панелей.

Исследуя работу бытовых приборов на примере своей квартиры, я подсчитала среднее количество времени их работы и величину затраченной энергии. Главными потребителями электроэнергии являются: компьютеры, телевизоры, утюг, стиральная машина, микроволновая печь, пылесос, холодильник. В дальнейшем я отразила полученные данные на предполагаемый автономный поселок, который я рассматриваю в своей работе. Поселок состоит из 60 домом, обладающих площадью 144 м^2, объемом 432 м^3. Количество жителей одного дома 6 человек. Учитывая данные, я высчитала, что на дополнительные бытовые приборы необходимо 100 кВт в месяц, а на освящение 76 кВт в месяц. Таким образом, в месяц, с помощью солнечных панелей, необходимо получать минимум 176 кВт электроэнергии. Я учла, что полученный показатель средний и, прибавив 15%, получила необходимый показатель вырабатываемой электроэнергии. С учетом сокращения длины солнечного дня в зимнее время я нашла оптимальную площадь солнечной панели. Она составляет 17,46 м^2 при технических характеристиках: максимальная мощность 300 Вт, номинальное напряжение 24 В, КПД модуля 17,4%.

Исследовательская часть

Исследовательская часть направлена на выяснение степени потери продуктивности, при различном уровне снега на поверхности солнечных панелей. В северных регионах снежный покров может стать серьезной проблемой для обеспечения дома необходимой энергией. В связи с ограниченностью ресурсов было принято допущение, что мощность падающего излучения на панель изменяется пропорционально изменению светового потока в видимом секторе. С помощью люксметра, расположенного за стеклом, проводилось отслеживание изменения уровня освещенности. Исследование дало результаты, что при отсутствии снежного покрова величина светового потока равна 200 Лк, при слабой заснеженности 140Лк, что приводит к потерям энергии в 30%. При сильной заснеженности люксметр показывает величину в 93 Лк, что является значительной потерей равной 53%. Выводом исследовательской

344

работы является карта зависимости площади солнечных панелей от географического положения их установки.

Рис.1.

На данной карте (рис.1) темно-зеленым цветом отмечены регионы с наименьшей пригодностью для установки солнечных панелей. Помехой является: короткий световой день и низкая величина уровня падения светового потока. Светло и темно оранжевым цветом отмечены регионы, где установка солнечных панелей наиболее эффективна. Согласно полученной карте, в 31 регионе РФ установка данного вида оборудования наиболее эффективна и экономически выгодна. В 47 регионах РФ работа данного оборудования будет полноценно осуществляться, но затраты будут несколько выше. В восьми регионах РФ установка солнечных панелей малоэффективна и нецелесообразна, а в семи она будет невозможна.

Вывод исследовательской работы

На территорию Нижегородской области можно создать автономный дом, вырабатывающий электроэнергию благодаря солнечным панелям и теплую воду с помощью солнечных коллекторов. Причем для полного обеспечения жителей всеми необходимыми ресурсами потребуется минимум три солнечных модуля и два солнечных коллектора. На данное оборудование потребуется 706 тысяч рублей, что с учетом растущих цен на все виды ресурсов, является оправданной и вполне адекватной для данного вида оборудования.

345

Елина А.А.

(МБОУ «Школа №91 с углубленным изучением отдельных предметов», г. Нижний Новгород)

МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИИ АНСАМБЛЯ БЛАГОВЕЩЕНСКОГО МОНАСТЫРЯ

Актуальность: Нижний Новгород является одним из крупнейших городов, сохранивших большое количество памятников историкокультурного наследия, это памятники архитектуры, исторически сложившиеся территории, достопримечательные места, и в том числе памятники религиозного значения. Многие памятники в Нижнем Новгороде являются памятниками федерального значения, что означает их особое значение для истории и культуры Российской Федерации. Объекты культурного наследия (памятники истории и культуры) народов Российской Федерации представляют собой уникальную ценность для всего многонационального народа нашей страны и являются неотъемлемой частью всемирного культурного наследия.

Среди многих иных объектов Благовещенский монастырь является древнейшим строением. По мнению Архимандрита Макария, он возник одновременно с основанием Нижнего Новгорода в 1221 году. Поэтому данный объект интересен для изучения специалистами различных областей науки: истории, архитектуры, географии, археологии, геоэкологии, историографии, культурологи, экономики.

Новизна работы заключается в комплексном изучении объекта историко-культурного наследия в историческом аспекте с применением геоинформационных систем.

Целью работы является представление полной информации о состоянии территории Благовещенского монастыря и прочно связанных с ней объектов недвижимости для разработки рекомендаций по дальнейшему использованию объекта.

Всвязи с поставленной целью были определены следующие задачи:

собрать историческую информацию по Благовещенскому монастырю;

определить основные характеристики объектов;

определить техническое состояние объектов;

провести анализ территории монастыря в историческом аспекте;

определить природно-климатические условия исследуемой территории;

346

определить основные экологические и геологические условия, влияющие на техническое состояние строений;

Впроцессе исследования планируется применить следующие методы научного познания: эмпирические исследования: метода наблюдения, сравнения и измерения; анализ и синтез.

Нижегородский Благовещенский мужской монастырь основан в 1221 году святым благоверным великим князем Георгием Всеволодовичем и святителем Симоном, епископом Владимирским, при закладке Нижнего Новгорода. Он расположен на высоком правом берету реки Оки, недалеко от впадения ее в Волгу, и представляет собой в настоящее время величественный монастырский ансамбль из белокаменных храмов, возведенных на узкой береговой террасе в 1719 веках.

Было определено техническое состояние здания, в соответствие ведомственных строительных норм, подсчитан суммарный износ здания, а то есть был проведен визуальный осмотр и измерение трещин, это и показало, что здание находится в удовлетворительном состояние.

Был проведен анализ территории монастыря в историческом аспекте. До наших дней Благовещенский собор дошел со значительными деформациями, вызванными в основном неравномерной осадкой его центральной части, - все четыре малых главы оказались наклоненными к средней, сохранившей вертикальное положение, железные связи – порванными или согнутыми. Причиной столь значительных деформаций могли быть неравномерная осадка фундаментов из-за обилия грунтовых вод и пожары. В таком опасном состоянии собор находился около 200 лет

итолько в 1980-е годы был укреплен специальным железобетонным поясом, заложенным под основания боковых глав.

Для определения экологического состояния исследуемой территории выделяются основные источники загрязнения и изучается их влияние воздействия на окружающую среду. К основным источникам загрязнения данной территории относятся автомобильный транспорт на дорогах районного значения – Похвалинском съезде, Канавинском мосту и НижнеВолжской набережной.

Расчет зон загрязнения в результате воздействия транспорта произведен в программном комплексе Zonev 4.2. Для проведения расчетов в данной программе потребовался подсчет количества транспорта по каждой магистрали в течение 1 часа на местности. В результате подсчетов в рабочей области окна на фоне области регистрации результатов появились изолинии заданных уровней, закрашенные выбранным цветом

(рис. 1).

347

Рис.1.Окно с изображениями зон загрязнения транспортом

По результатам произведенных расчетов в данной программе за 2016 год получены сведения:

на территории монастыря вследствие близкого расположения к транспортным магистралям загрязнение атмосферного воздуха диоксидом азота превышает предельно допустимую концентрацию вредного вещества в 2 раза.

Все загрязняющие вещества оказывают вредные воздействия на здоровье людей, на материалы конструкций зданий и в первую очередь на отделочные материалы строений, на почвенный слой, нарушая основные ее характеристики.

Источником шума на данной территории является автотранспорт. Допустимые уровни шума для жилых и общественных зданий и прилегающих к ним территорий, шумовые характеристики основных источников внешнего шума принимаются в соответствии со СНиП 23-03- 2003 «Защита от шума». Уровень шума для исследуемой территории также был рассчитан в программном комплексе Zonev 4.2 (рис. 2).

Рис. 2. Расчет уровня шума

348

Таким образом, данная территория не подлежит сильному шумовому воздействию (60 дБ), и лишь на транспортных магистралях уровень шума составляет 70 дБ. Шумовое загрязнение окружающей среды оказывает негативное влияние на здоровье человека. Для человека естественный уровень шума составляет 20-30 дБ, а допустимое значение не должно превышать 80 дБ.

Исследуемая территория характерна наличием склонов по Похвалинскому съезду, Черниговской улице. Таким образом, возникает опасность возникновения оползней.

Входе выполнения работы был проведен комплексный анализ исследуемой территории, что дает возможность выявить неблагоприятные факторы окружающей среды и рекомендации по устранению их негативного последствия.

Врезультате выполненной работы был проведен мониторинг состояния и использования территории Благовещенского монастыря и его объектов недвижимости. В процессе работы были изучены многие исторические графические и фотографические материалы, архивные данные, описания исследователей. В сравнении с современными материалами были выделены изменения территории, изменение состояния зданий, прослежены этапы использования зданий.

Многие здания и сооружения ансамбля монастыря нуждаются либо в капитальном ремонте, либо в реконструкции.

Козлова У.И., Елизарова Я.Д.

(МАОУ СШ № 11 г. Бор, Нижегородская область)

ОЗЕЛЕНЕНИЕ КАБИНЕТА ИНФОРМАТИКИ

Школьный дом для нас – не только место, где мы приобретаем знания, но и место, где мы учимся общаться, переживаем горести и радости самого прекрасного периода в жизни человека – детства. Учебный кабинет - это лицо учебного заведения. Насколько ухоженным и красивым он будет – зависит от нас.

Цель проекта – разработать план озеленения школьного кабинета информатики и разработать рекомендации по уходу за комнатными растениями.

349