Рязань_26.04.2013

Подходы

Рис. 1. Основные подходы к содержанию понятия «экологическая инфраструктура».

Объекты экологической инфраструктуры

Отнесение Н.Ф. Реймерсом к составу экологической инфраструктуры технической составляющей объясняется рядом выполняемых природоохранных функций: очистка бытовых и промышленных стоков, воздуха от механических примесей и аэрозолей, воды от избыточного количества техногенных элементов и веществ, чуждых природе и т.п. В состав экологической инфраструктуры должны входить объекты, затраты на создание и поддержание которых были бы минимальными, а эффект по возможности более высоким и продолжительным при длительном их функционировании. Такими объектами являются естественные образования и близкие к ним по функционированию природно-антропогенные системы. Они должны составлять основу, каркас в пределах целостной системы экологической инфраструктуры, выполняя функции средоформирования и средовосстановления, обеспечивать стабильное состояние всей природно-техно-социальной системы.

Подобный подход достаточно хорошо рассмотрен П. Каваляускасом [4], где под экологической инфраструктурой понимается совокупность природных объектов с

51

естественными или измененными биогеоценозами – мелкомассивные участки леса, лесополосы, долины рек и их истоки, водохранилища, пруды, озера, отдельные рощи, почвозащитные и водоохранные насаждения, выраженные положительные и отрицательные формы рельефа.

Аналогичной точки зрения при изучении экологической инфраструктуры придерживаются В.М. Яцухно и Ю.Э. Мандер [9] подчеркивая, что перечисленные компоненты кроме компенсирующей и экологической роли являются связующей основой для формирования целостной системы и способствуют пейзажной выразительности, поддерживая высокий уровень эстетического восприятия территории.

В.А. Николаев [6] под экологической инфраструктурой понимает всю совокупность геосистем как естественного (колочные и байрачные леса, нагорные дубравы, сосновые боры), так и искусственного происхождения в пределах определенного ландшафта, выполняющих природоохранные функции, а среди конструктивных приемов – создание сети лесополос, обустройство прудов и водохранилищ. Таким образом, экологическая инфраструктура – структура комплексная, иерархическая, функционально и пространственно единая, обеспечивающая экологически устойчивое развитие территории в целом с учетом социальных и экономических интересов общества. Экологическая инфраструктура является неотъемлемым и обязательным элементов системы регулирования экологического баланса территории.

В процессе изучения экологической инфраструктуры города, на наш взгляд, можно выделить три основных уровня исследования (рис. 3): макро-уровень (экологическая инфраструктура города в целом); мезо-уровень (экологическая инфраструктура отдельного района города); микро-уровень (экологическая инфраструктура жилого двора). Исходя из этого уровня, необходимо провести анализ функционирования и современного состояния экологической инфраструктуры города, жилого района или отдельного двора, на основе чего выявляются проблемы и направления развития экологической инфраструктуры в целом.

1. Макро-уровень (экологическая

инфраструктура

2. Мезо-уровень (экологическая

инфраструктура

3. Микро-уровень (экологическая

инфраструктура

Рис. 3. Уровни изучения экологической инфраструктуры города.

В данном исследовании важным является учёт мнения жителей города, а если говорить о микро-уровне, то жителей отдельных жилых домов [8]. Завершающим этапом является разработка экологической программы и её экологическое обоснование. Экологическая инфраструктура – это динамичный комплекс взаимодействующих между собой природных и антропогенных объектов, систем, предметов и явлений, для сохранения среды жизни человека, в том числе и среды непосредственного обитания

52

(дома, придомовой территории). Экологическая инфраструктура является первостепенным фактором, поддерживающим и сохраняющим городскую среду обитания, поэтому обеспечение ее высокого качества – важнейшая задача в развитии современного города [7].

Заключение. Экологическая инфраструктура в масштабе города включает в себя экологический каркас города, зеленые коридоры, почвенно-растительный слой, производственную и социальную инфраструктуру, реставрированные ландшафты, что создает благоприятные условия городской среды жизни. Сюда же можно отнести все экологичные производственные, гражданские и жилые объекты, энергоактивные и энергоэкономичные здания, системы сбора и переработки отходов, которые в итоге обеспечивают условия сохранения жизни. Любые искусственные объекты при условии их глубокой экологизации могут быть компонентами экологической инфраструктуры. Для поддержания этой инфраструктуры используются экологический мониторинг, геоинформационные системы, индикаторы устойчивого развития. Все эти элементы необходимо учитывать при изучении экологической инфраструктуры [2].

Вцелях улучшения городской среды все компоненты традиционной инфраструктуры должны быть подвергнуты глубокой, непрерывной и системной экологизации, совершенствующейся по мере разработки новейших технологий. Но она может осуществляться постепенно, с переходом от простых методов к более сложным, требующим не только повышенных материальных затрат, но и формирования нового, более экологичного мышления, привития экологической этики, разработки наиболее совершенных технологий [5].

Всвязи с тем, что существующие города, кварталы, отдельные здания и инженерные сооружения в своей массе не экологичны, для формирования устойчивой среды жизни требуются реконструкция городов и реставрация дворовых ландшафтов на основе экологических законов и принципов экологизации. Экологичная реконструкция зданий и придомовых территорий и экологичная реставрация «дворовых» ландшафтов должны основываться на глубоких экологических знаниях. Начало такой экологизации должно начинаться с конкретных дворовых территорий, комфортность и экологичность которых формируют качество жизни жителей города.

Литература

1.Голиков Н. Ф. География региональной инфраструктуры: учеб. пособие для вузов / Н. Ф. Голиков. – Рязань: Горизонт, 1996.

2.Горелова О. М. Промышленная экология: учеб. пособие / О. М. Горелова. – Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2009. – 159 с.

3.Дубров А. П. Экология жилища и здоровье человека / А. П. Дубров. – Уфа: «Слово», 1996. – 96 с.

4.Каваляускас П. Вопросы теории природного каркаса / П. Каваляускас // География. – 1999. – №2. – С. 93-109.

5.Каримов А. М. Основные принципы градостроительного подхода / А. М. Каримов // Проблемы градостроительства России. – М.: РААСН, 1999. – 65 с.

6.Николаев В. А. Основы учения об агроландшафтах / В. А. Николаев // Агроландшафтные исследования: методология, методика, региональные проблемы. – М.: Издво МГУ, 1992. – 57 с.

7.Николаевская И. А. Благоустройство территорий / И. А. Николаевская. – М.: Академия. – 2006. – 272 с.

8.Семина И.А., Фоломейкина Л.Н., Салькаева Д.Ф. Проблематика благоустройства городских дворовых территорий (на примере г. Саранска)/ Территориальная организация общества и управление в регионах (к 100-летию со дня рождения С.А. Ковалева):

53

материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (10–12 октября 2012 г.). – Воронеж: ВГПУ, 2012. – С.219-224.

9. Яцухно В. М. Формирование агроландшафтов и охрана окружающей среды / В. М. Яцухно, Ю. Э. Мандер. – М.: Институт геологических наук АНБ, 1995. – 122 с.

Валова Т.С., преп. Рязанское высшее десантное командное училище (военный институт), Кобзева М. Д., студентка НОУ ВПО СТИ, Евсина Ю.Р., студентка РИ (Ф) МГОУ (Научный руководитель: Ю.В. Гармаш, к.т.н., проф., зав. каф. Энергетики НОУ ВПО СТИ)

Применение импульсных преобразователей параметров электрической энергии в системах впрыскивания топлива

Введение. Применение систем впрыскивания топлива обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов, оптимизирует процесс смесеобразования [1 ‒ 6]. Однако следует отметить, что системы впрыскивания топлива сложнее систем топливоподачи с использованием карбюраторов из-за большего числа подвижных прецизионных механических элементов и электронных устройств и требуют более квалифицированного обслуживания. При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание) или каждой форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание). С целью повышения приемистости автомобиля, надежности пуска, ускорения прогрева и повышения мощности двигателя применяют системы согласованного впрыскивания топлива. Однако у таких систем по сравнению с центральным впрыскиванием больше погрешность дозирования топлива из-за малых цикловых подач. Идентичность составов горючей смеси по цилиндрам в большей степени зависит от неравномерности дозирования топлива форсунками, чем от конструкции впускной системы.

Основное время впрыскивания топлива ‒ это время для получения смеси с теоретически необходимым коэффициентом избытка воздуха. Количество воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, рассчитывается блоком управления по данным датчика расхода воздуха и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В подобных системах предусмотрена коррекция времени срабатывания электромагнитной форсунки по напряжению питания, по температуре охлаждающей жидкости во время прогрева двигателя, по температуре воздуха на впуске. Форсунки открываются автоматически и осуществляют дозирование и распыливание топлива. Они разрабатываются для каждой модели автомобиля и двигателя, постоянно совершенствуется, по этой причине можно отметить большое разнообразие их конструкций.

Работа электромагнитной форсунки связана с протекающими одновременно механическими, электромагнитными и гидравлическими процессами, поэтому она является одним из наиболее ответственных элементов в системе впрыскивания топлива. Форсунки должны иметь нелинейность характеристики дозирования топлива в пределах 2 – 5 % на протяжении всего срока службы (около 600 млн. циклов срабатывания). Они работают в импульсном режиме при частотах от 10 до 200 Гц и даже выше в условиях вибрации двигателя и повышенных температур [1‒6].

54

Постановка задачи. В корпусе форсунки расположен запирающий элемент клапана, прижимаемый к седлу пружиной. Когда на обмотку электромагнита от электронного блока управления подается электрический импульс прямоугольной формы определенной длительности, запирающий элемент перемещается, преодолевая сопротивление пружины, и открывает отверстие распылителя и топливо поступает в двигатель. После прекращения электрического сигнала запирающий элемент под действием пружины возвращается в седло. Количество впрыскиваемого топлива за цикл (при постоянстве давления в подводящем трубопроводе) зависит от длительности управляющего импульса. В реальной форсунке время открытого состояния клапана не совпадает с его длительностью. После подачи управляющего электрического импульса на форсунку в обмотке электромагнита возникает ток самоиндукции, препятствующий нарастанию магнитного потока в системе. При прекращении подачи управляющего импульса в результате самоиндукции сохраняющийся магнитный поток будет препятствовать быстрому отпусканию запирающего элемента. Повысить быстродействие электромагнитной форсунки можно за счет уменьшения индуктивности. Однако при этом уменьшается сопротивление обмотки и увеличивается потребляемый ею ток, вопросы уменьшения срабатывания времени электромагнитной форсунки в настоящее время полностью не разработаны и их исследование является актуальной и пока не решенной задачей [1 ‒ 14].

К электронным системам управления впрыском топлива программного типа, содержащим постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится характеристика управления, относятся системы, осуществляющие управление электромагнитными форсунками по заранее заданному закону управления. Системам электронного управления впрыском топлива программного типа присущи следующие основные недостатки: они не учитывают индивидуальных особенностей двигателя, изменения его параметров при старении. При осуществлении автоматической оптимизации дозирования топлива в системе впрыска необходимо решать ряд сложных технических задач, обусловленных требуемым быстродействием системы, её эксплуатационной надёжностью и помехоустойчивостью.

Основная часть. С целью оценки возможности регулирования времени срабатывания форсунки, рассмотрим некоторые общие вопросы расчета переходных процессов на примере включения последовательного контура (rLC – цепи) к источнику постоянной электродвижущей силы (ЭДС).

Принято считать, что переходной процесс, происходящий в цепи, можно рассматривать состоящим из двух накладывающихся друг на друга процессов – установившегося, и свободного, имеющего место только во время переходного процесса. Благодаря свободным составляющим в переходном процессе достигается непрерывное приближение к установившемуся режиму. За время срабатывания tср электромагнита принимают продолжительность действия от момента подачи импульса срабатывания до момента окончания перемещения якоря из одного крайнего положения в другое. Это время можно разделить на две составляющие: время трогания tтр – промежуток времени с момента подачи импульса на обмотку электромагнита до момента начала движения якоря (это наибольшая часть tср) и время движения tдв – промежуток с момента начала движения якоря до полной его остановки. При включении обмотки электромагнита переходный процесс будет определяться уравнением:

где U – напряжение источника питания цепи обмотки, В;

i – мгновенное значение тока в обмотке, А; R – сопротивление цепи обмотки, Ом;

55

Ψ – мгновенное значение полного потокосцепления обмотки, Вб; t – время, с.

Решая уравнение (1), получим известное уравнение для тока при постоянной начальной индуктивности Lн const

Lн - начальная индуктивность, Гн - найденная при исходном значении зазора в

магнитной цепи форсунки.

Для конечной индуктивности при конечном значении зазора в магнитной цепи форсунки по аналогии получаем:

оборотах ДВС время срабатывания должно быть не более 0,3 мс. Точка в, лежащая на кривой 2, соответствует полному времени срабатывания.

Полученные уравнения позволяет получить выражение для времени трогания

tтр :

56

Анализ этого уравнения показывает, что tтр зависит как от напряжения

питания, так и от сопротивления обмотки. Причем более сильная зависимость наблюдается от активного сопротивления в цепи обмотки.

Однако при последовательном подключении к форсунке дополнительного сопротивления наряду с уменьшением времени срабатывания снижается также и его надежность, что обусловлено уменьшением установившегося тока. Из сказанного очевидно, что одновременно с увеличением сопротивления цепи, следует повышать и напряжение на ней, что можно реализовать, с помощью повышающего преобразователя напряжения. Схема подключения форсунок к бортовой сети может быть выполнена, например, по рисунку 2.

Рисунок 2. Подключение форсунки к бортовой сети через

преобразователь параметров электрической энергии.

При этом следует иметь в виду, что напряжение на форсунке должно быть максимальным непосредственно в момент поступления импульса управления – это позволит обеспечить наибольшую скорость нарастания тока, и, соответственно, уменьшить время срабатывания форсунки. После завершения процесса срабатывания нет нужды в повышенном напряжении – оно должно быть таким, чтобы обеспечить удержание электромагнита до момента окончания управляющего импульса. Следовательно, преобразователь напряжения должен быть управляемым. Более того, напряжение на форсунке следует регулировать в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания [15 ‒ 16].

Отметим, что электрическая схема повышающего преобразователя может быть любой, например построенной по патенту [17]

Экспериментальная часть. С целью проверки предположения о зависимости времени срабатывания от напряжения и сопротивления цепи форсунки нами были проведены экспериментальные исследования. Время срабатывания определялось по месту расположения характерного изменения тока на осциллограмме тока (рисунок 1).

На рисунке 3 приведены экспериментально полученные зависимости времени срабатывания форсунок от напряжения питания при различных сопротивлениях, дополнительно включенных в цепь питания форсунки.

Из экспериментальных данных следует, что при дополнительном сопротивлении в цепи форсунки 19,5 Ом время срабатывания уменьшается, по сравнению с исходным, примерно в 5 раз и составляет около 500 мкс.

Выводы. Нами предложен сравнительно простой способ уменьшения времени срабатывания электромагнитной форсунки, позволяющий без существенных затрат плавно регулировать скорость ее срабатывания. Существует возможность при изменении режима работы двигателя заданным образом регулировать время срабатывания, не изменяя режима работы электронных блоков управления системами впрыска и зажигания.

57

Сухорукова О.А., студентка, (Научный руководитель: Кулешова Л.Ю., к.ф.н., ас., Фролова М.А., к.ф.н., доцент кафедры общей химии с курсом биоорганической и органической химии)

ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава РФ

Выдающийся ученый и композитор А.П. Бородин

А.П. Бородин – явление уникальное в мировой музыкальной культуре. Химик по образованию, не имея систематического музыкального образования, стал своеобразным русским композитором XIX века [1].

Он родился в Санкт-Петербурге 31 октября (12 ноября) 1833 года. Из-за незаконного происхождения, не позволявшего поступить в гимназию, Бородин проходил домашнее обучение по всем предметам гимназического курса. Воспользовавшись ведомством чиновников Тверской казенной палаты, родители записали сына в Новоторжское третьей гильдии купечество. Это дало право молодому человеку окончить гимназию и продолжить своё образование в высшем учебном заведении. Летом 1850 г. Бородин отлично сдал экзамены на аттестат зрелости в Первой Санкт-Петербургской гимназии, а осенью он поступил вольнослушателем в Петербургскую медико-хирургическую академию. Будучи студентом третьего курса, он начал работать в лаборатории под руководством профессора Н.Н.Зинина и вскоре стал его лучшим и любимым учеником.

Осенью 1856 г. Александр Порфирьевич удачно сдал экзамены на степень доктора медицины, что позволило ему получить разрешение на написание докторской диссертации, для которой он выбрал тему с химическим уклоном. В 1857 году молодой выпускник был назначен ординатором Второго военно-сухопутного госпиталя, а в 1858 году Военно-медицинский ученый совет направил Бородина в Солигалич для изучения состава минеральных вод основанной водолечебницы. Его отчет о работе, опубликованный в газете «Московские ведомости», стал настоящим научным трудом по бальнеологии и принес автору широкую известность.

На следующий год Бородина отправили за границу в город Гейдельберг для повышения квалификации и пополнения научных знаний. Там он познакомился с Д.И.Менделеевым, И.М.Сеченовым, С.П. Боткиным и многими другими, ставшими впоследствии известными учеными. В сентябре 1860 г. Александр Бородин вместе с Н.Н.Зининым и Д.И. Менделеевым он участвовал в знаменитом международном конгрессе химиков в Карлсруэ, на котором были даны четкие понятия определениям “атом” и “молекула”, а также были признаны “новые” атомные массы. В целом это означало окончательное торжество атомно-молекулярной теории строения вещества. Все эти годы Бородин плодотворно трудился в лабораториях Гейдельберга, Парижа, Пизы, посещал библиотеки, слушал лекции известных ученых.

Вернувшись в Россию осенью 1862 г. Александр Порфирьевич получил назначение адъюнкт-профессором кафедры химии Медико-хирургической академии. Его лекции отличались высоким качеством и навсегда врезались в память слушателей. Бородин – автор многих трудов по органической химии, им разработаны методы получения бромзамещенных и фторангадридов органических кислот, открыта альдольная конденсация. В 1868 г. Бородин защитил диссертацию по теме: «Об аналогии фосфорной и мышьяковой кислоты в химических и токсикологических отношениях» и получил степень доктора медицины.

В это время вместе с Д.И. Менделеевым они восстанавливают химический кружок – предшественник русского химического общества, заседания которого, за неимением достаточного места, проходили на квартирах его участников, в том числе самого Бородина. К середине 60-х годов назрела необходимость организационного

59

оформления встреч, и решающим моментом в обсуждении этого вопроса стал Первый съезд русских естествоиспытателей и врачей, в работе которого деятельное участие принял и Бородин. Официальный устав Русского химического общества был утвержден 26 октября 1868 г., и уже в ноябре состоялось первое заседание Русского химического общества, открытого “с целью содействовать успехам всех частей химии и распространять химические знания”. Заслугой Бородина является активное участие в создании и развитии возможностей для получения женщинами высшего образования в России. Он являлся одним из организаторов и педагогов Женских врачебных курсов, на которых преподавал с 1872 по 1887 гг.

Значительное время Александр Порфирьевич уделял работе со студентами и, пользуясь своим авторитетом, защищал их от политических преследований в период после убийства Александра II. Помимо участия в различных обществах, Бородин занимался издательской работой. В течение двух лет он был соредактором журнала «Знание». Круг вопросов, которые рассматривались в журнале, предлагал широкий спектр сведений от естественных наук и медицины до юриспруденции и социологии. Как профессионал, Бородин не мог не принимать участие в борьбе с эпидемиями, он выполнил исследование по поиску подходящих общедоступных дезинфицирующих средств, результаты которого изложил в статьях, в том числе и в журнале «Знание».

Огромное значение для международного признания русской культуры имели музыкальные произведения Бородина, благодаря чему и он сам получил мировую известность именно как композитор, а не деятель науки, которой посвятил большую часть своей жизни. Но это совершенно противоречит его самооценке, где утверждал, что музыка для него – отдых, потеха, блажь, отвлекающая от прямого дела – профессуры, науки. В то же время он писал: “ученые же мои коллеги косятся на мои музыкальные занятия, видя в них поругание над ученой мантией”. Здесь надо принять, как должное, главное свойство характера Бородина – цельность натуры. С детских лет он обнаружил музыкальную одаренность и обучался вначале на флейте, а затем на фортепиано и виолончели [3].

Во время заграничной командировки в Гейдельберге он познакомился со своей будущей женой Екатериной Сергеевной Протопоповой, замечательной пианисткой. И то обстоятельство, что его спутницей стала талантливая пианистка с абсолютным музыкальным слухом, помогло самоопределиться ему как композитору. В Петербурге долгое время единственным средоточием музыкальной жизни служило Русское музыкальное общество (РМО), которое ориентировалось преимущественно на западноевропейскую музыку и публику из высших слоев. Такая политика в области музыкальной культуры встречала резкое неприятие сторонников «Могучей кучки», к числу которых принадлежал и Бородин. Но всё изменилось, когда осенью 1867 года управление концертами РМО было предложено М. Балакиреву. С этих пор сценическая площадка общества стала использоваться для пропаганды передовых музыкальных идей, в частности, в январе 1869 г. здесь была исполнена Первая симфония Бородина.

Начиная с первого года существования женского курса при Императорской медико-хирургической академии для образования ученых акушерок, помимо чтения лекций по химии, Бородин также дирижировал хором студенток. В 1880-е гг. Бородин был все также активен в научной, общественной и музыкальной жизни. В мае 1886 г. женские врачебные курсы окончательно закрылись. Бородин очень тяжело переживал это. По словам близких ему людей, он воспринял это как личное оскорбление. Когда же стали ломать лабораторию, а вещи и оборудование из нее перевозить в академию, то по признанию ученика и приемника по кафедре А.П. Дианина “Александр Порфирьевич не выдержал и просто расплакался как ребёнок”. До последнего дня он не терял

60