авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего ...»

-- [ Страница 3 ] --

Система ЭСН предназначена для приема электроэнергии из системы выработки и выдачи электроэнергии в береговую энергосистему, приема электроэнергии 3 ~ 50 Гц, 380 В с берега, выработки электроэнергии и рас пределения ее по потребителям и сетям. В состав системы входят четыре РДГ «Вяртсиля» Auxpac 992HS49V12HE, мощностью 992 кВт каждый (но минальное напряжение – 400 В, частота – 50 Гц, cos = 0,8, время запуска РДГ не превышает 30 с). Выбор мощности РДГ выполнен по наиболее энергоемкому режиму работы ПЭБ – режиму ввода (вывода) в работу од ной РУ и ПТУ (при неработающей второй РУ).

Кроме того, на ПАТЭС имеется система аварийного электроснабжения (САЭ), предназначенная для питания потребителей систем безопасности, систем нормальной эксплуатации, выполняющих функции безопасности и потребителей, определяемых требованиями ПБЯ-С (НП-029-01) во всех режимах, в том числе при потере основных и резервных источников. Для каждой РУ на ПАТЭС предусмотрена своя независимая система аварийно го электроснабжения. САЭ включает в свой состав два аварийные АДГ с генераторами БГ-200-4ОМ4. Аварийные дизель-генераторы пред назначены для выработки электроэнергии в аварийных режимах, когда основные и резервные источники не работают. Мощность генератора 200 кВт, номинальное напряжение – 400 В, частота – 50 Гц, cos = 0,92.

В части автоматического управления предусматривается запуск АДГ при исчезновении напряжения на ЩАГ или по сигналу аварийной защиты РУ.

Остановка производится только с местного поста управления. Время авто матического запуска АДГ не превышает 10 с.

ТГ РУ- САЭ АДГ (2) ППК Берег ЭСН РДГ (4) Nэ QТП ПП САЭ АДГ (2) РУ- ТГ Рис. 2. Структурная схема резервирования электроснабжения ПАТЭС: ЭСН – элек троснабжение собственных нужд;

САЭ – система аварийного электроснабжения;

ППК – подогреватели промежуточного контура;

ПП – пиковый подогреватель;

QТП – отпуск энергии тепловым потребителям;

Nэ – отпуск энергии электрическим потребителям Теплота пара, поступающего из второго регулируемого отбора турби ны, QТП передаётся воде промежуточного контура в подогревателях про межуточного контура (ППК). При необходимости можно догревать воду промежуточного контура до более высокой температуры в пиковых подог ревателях (ПП), которые используют свежий пар.

Кандидат технических наук, профессор КОРОЛЕВ В.И., кандидат технических наук, профессор ЛАСТОВЦЕВ А.Ю., аспирант СИТНИКОВ Р.С.



ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК С КОМБИНИРОВАННЫМ ОТПУСКОМ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Плавучая АТЭС генерирует тепловую и электрическую энергию. При чём потребители этих двух продуктов практически независимы. Тепловая энергия от плавучего энергоблока (ПЭБ) генерируется с высоким КПД (тепловые и гидравлические потери при транспортировке), а электрическая энергия при относительно не высоком КПД (значительные потери при пре образовании тепловой энергии в работу – цикл Ренкина). Т.е. ПАТЭС от пускает два вида неравноценной по затратной части энергии. При этом приходится оценивать эффективность работы энергоблока для сопоставле ния возможных вариантов комплектации и заданных энергосвязей в паро турбинной установке. При этом заранее понятно, что чем больше тепловая нагрузка ПЭБ, тем выше коэффициент использования тепловой энергии РУ и наоборот, чем больше электрическая нагрузка, тем меньше соответст вующий коэффициент её использования.

На рис. 1 показана простая комбинированная паротурбинная установка с отпуском тепловой и электрической энергии.

ГТ G0 h0 GГТ Nэ 1-й отсек ПГ Q GСП ГТ h hпв ПН hТО hТО К pСП СП h hk КН GТП h1пп h2пп ПВПК Gпот QТП Рис. 1. Комбинированная паротурбинная установка с отпуском тепловой и электри ческой энергии: ПГ – парогенератор;

ГТ – главная турбина;

К – конденсатор;

КН – конденсатный насос;

ПВПК – подогреватель воды промежуточного контура;

СП – смешивающий подогреватель;

ПН – питательный насос Для оценки эффективности комбинированного производства электро энергии рассмотрим три варианта (рис. 2). В первом варианте считается, что тепловому потребителю (ПВПК) отдается теплота QТП = GТП (hТО hТО ) = ( ) = GТП h0 H a 1 отс1 hТО, а остальная подведенная теплота идет на про отс 0i изводство электроэнергии Qэ = G0 (h0 hпв ) QТП. При этом частный КПД турбоустановки по производству электрической энергии будет:

( ) H отс1 отс1GТП + H a 0i 1 GСП GТП ГТ ГТ Nэ ТУ = =a. (1) ( ) 0i (h0 hпв ) h0 H a 1отс1 hТО GТП м э э отс Q QТП 0i Во втором варианте произведенную паротурбинной установкой элек трическую энергию отнесем к общей тепловой энергии, подведенной в па роконденсатный цикл Q:

( ) H отс1 отс1GТП + H a 0i 1 GСП GТП ГТ ГТ N ТУ = э = a м э 0i (2) э h0 hпв Q В третьем варианте будем считать, что электрическая и тепловая энер гии, произведенные ПТУ, равноценны. При таком подходе КПД установки определяется по формуле:

( ) N э + QТП H a 1отс1GТП + H a 0i 1 GСП GТП отс ГТ ГТ ТУт = м э + 0i = э+ h0 hпв Q (3) h H a 1 отс1 hТО отс +0 0i.

h0 hпв Основные подходы к определению КПД теплофикационных установок 1. Считается, что тепловому потреби- 2. Произведенная паротурбинной уста телю отдается некоторая теплота Qт, новкой электрическая энергия отнесе а остальная теплота идет на произ- на к общей тепловой энергии, подве водство электроэнергии Qэ денной в пароконденсатный цикл Nэ N ТУ = ТУ = э э э Qэ + Qт Qэ 3. Считается, что электрическая и тепловая энергии, произведенные ПТУ, равноценны N + Qт ТУт = э э+ Qэ + Qт Рис. 2. Основные подходы к определению КПД теплофикационных установок На рис. 3 представлены результаты расчетов по формулам (1) – (3).





Если относительная доля отбора пара на теплофикацию в ПВПК GТП = 0, то турбина работает в чисто конденсационном режиме (максимальная электрическая мощность), а при GТП = 1 турбина работает с противодав лением (минимальная электрическая мощность). Значение минимальной электрической мощности при заданных начальных параметрах пара будет зависеть от давления пара в отборе. При увеличении относительной доли отбора пара на теплофикацию одновременно со снижением электрической мощности растет тепловая мощность ПВПК (QТП), и уменьшается необхо димая добавка свежего пара в СП для поддержания h ( pСП ) = const.

КПД комбинированной 0, 0,8 установки 0,7 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Относительный отбор на ТП Рис. 3. Изменение КПД (а) и относительных мощностей комбинированной установ ки (б) в зависимости от относительной доли отбора пара на тепловые потребители (теплофикацию): 1 – по формуле (1);

2 – по формуле (2);

3 – по формуле (3) Если не учитывается теплота, передаваемая с отбором пара в ПВПК, то по мере роста величины относительного отбора на тепловой потребитель (ТП) КПД установки сначала медленно, затем резко возрастает и в пределе равен 1 ( GТП = 1 ) – рис. 3, кривая 1. В этом случае при GТП = 1 потеря в холодном источнике (конденсаторе) равна нулю. При изменении относи тельного отбора пара на ТП от 0 до 1 КПД установки и турбина сначала ра ботает в чисто конденсационном режиме, затем переходит в режим работы с противодавлением (поэтому КПД уменьшается) – рис. 3, кривая 2. И, нако нец, если считать, электрическую и тепловую энергии равноценными, то по мере увеличения значения GТП КПД установки возрастает линейно и в пре деле равен 1 – рис. 3, кривая 3.

На основании анализа изменения КПД установки в зависимости от ве личины относительного отбора на ТП следует, что КПД не отражают пре имущества комбинированного производства электрической и тепловой энергий, значимости параметров свежего и отборного пара на выработку электрической энергии и на тепловое потребление. В случае 3 КПД уста новки на турбинах с противодавлением достигает единицы, что противоре чит законам термодинамики.

Кандидат юридических наук МИХЕЕВ В.Л., кандидат технических наук, профессор КОРОЛЕВ В.И., кандидат технических наук, профессор ЛАСТОВЦЕВ А.Ю., кандидат технических наук, профессор МАЛЫШЕВ В.А., кандидат технических наук, профессор САБАДАШ А.И.

ЕДИНЫЙ ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ КАДРОВ – ВАЖНЕЙШАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЛАВУЧИХ ОБЪЕКТОВ С ЯЭУ Проверенная многолетним опытом СИСТЕМА подготовки в ГМА может быть прототипом Единого центра подготовки кадров для эксплуа тации плавучих объектов с ЯЭУ. При этом необходимо создать несколько видов взаимосвязанных опорных учебных пунктов (ОУП). На рис. 1 пока зана структурная схема взаимодействия опорных учебных пунктов подго товки кадров для эксплуатации ПО с ЯЭУ. Каждый ОУП имеет конкрет ное назначение и выполняет определенные задачи в процессе подготовки персонала.

Пункт Пункт Атомные ПО с ЯЭУ ПАТЭС базирования базирования ледоколы УТМ УТП УТМ ФАТ ФАТ ФАТ ФАТ ЛТ Инструкторы Инструкторы УМО УМО УМО ЕЦ Теоретическая Практическая УМО УМО подготовка подготовка ПМТ Учебные ФТ Инструкторы Преподаватели классы ЛТ Рис.1. Структурная схема взаимодействия опорных учебных пунктов подготовки кадров для эксплуатации ПО с ЯЭУ ЕЦ является главным опорным учебным пунктом по подготовке пер сонала. Осуществляет самостоятельную подготовку персонала и координи рует учебно-методическую работу других ОУП. Здесь, в основном, должна быть сосредоточена «первичная» подготовка и частично повышение ква лификации, а также подготовка персонала для эксплуатации вновь постро енных ПО с ЯЭУ.

Учебно-тренировочный пункт (УТП) осуществляет поддержание ква лификации персонала, принимает участие в решении аналитических задач, формировании рекомендаций по возникающим оперативным ситуациям для информационной поддержки персонала ПО с ЯЭУ.

Учебно-тренировочный модуль (УТМ) создаётся непосредственно на плавучем объекте с ЯЭУ и предназначен поддержания готовности и от работки нештатных ситуаций старшим эксплуатационным персоналом.

ЕЦ должен быть оснащен полномасштабными тренажерами (ПМТ), и функциональными тренажерами (ФТ). ПМТ используются для отработки и закрепления знаний, умений и навыков по управлению ПО с ЯЭУ в нор мальных и аварийных ситуациях, а также для восстановления навыков по управлению ПО с ЯЭУ после длительных перерывов в работе. ФТ пред назначены для закрепления теоретических знаний и начального формиро вания основных управленческих знаний и умений. Кроме того, здесь целе сообразно установить ледовый тренажёр (ЛТ) для осуществления специа лизированной ледовой подготовки.

УТП и УТМ целесообразно использовать для поддержания знаний по управлению ПО с ЯЭУ, снятия психологического барьера по допуску кон кретного лица к ядерно-опасному объекту и формирования у эксплуатаци онного персонала культуры безопасности. УТП и УТМ необходимо осна стить функционально-аналитическими тренажерами (ФАТ) с максимально возможной детализацией особенностей данного ПО с ЯЭУ для отработки локальных исследовательских задач и анализа аварийных ситуаций.

В УТМ ФАТ эксплуатируется для повышения квалификации или вы работки навыков управления в режиме самоподготовки. УТП (филиал ЕЦ) оснащается дополнительно ПМТ.

В УТП ФГУП «Атомфлот» в ряде случаев может осуществлять под держание квалификации персонала, если не требуется направление в ФМЦ.

При комплексном подходе к обучению персонала ПО с ЯЭУ в УТП целе сообразно установить ЛТ. В этом случае, роль морского учебно-тренажер ного центра ГМА видится как базового центра подготовки, обеспечиваю щего качество обучения на всем протяжении процесса: от разработки курса до выдачи сертификатов слушателям. Для осуществления учебного процес са в УТП ФГУП «Атомфлот» должен иметь штат инструкторов.

Поскольку для подготовки кадров по эксплуатации ПО с ЯЭУ требует ся современная научно-техническая база, высокопрофессиональные препо даватели и инструкторы, эффективное учебно-методическое обеспечение, учитывающее специфику энергетических объектов, то в данном случае це лесообразно максимально использовать опыт ОАО «Концерн Росэнергоа том», в том числе в следующих областях:

– подготовка инструкторов;

– создание и поддержание технических средств обучения;

– учебно-методические материалы;

– компьютерные обучающие системы.

Необходимо модернизировать существующие и разработать новые тренажерные системы, в том числе: ПМТ и ФТ – для ЕЦ и ФАТ – для уста новки в УТМ и в УТП.

ЕЦ целесообразно создать при ГМА им. адм. С.О. Макарова, принимая во внимание:

– наличие пятидесятилетнего опыта подготовки специалистов на суда с ЯЭУ;

– наличие кафедры «Судовые ЯЭУ», ядерных специализаций на СМФ и ЭМФ, – высококвалифицированных преподавателей и инструкторов;

– наличие архива техдокументации по всем построенным судам с ЯЭУ, материалов по опыту эксплуатации и большого объема учебно методических пособий.

В пункте базирования атомных судов (ФГУП «Атомфлот») целесооб разно создать УТП на базе нескольких ФАТ, что позволит более оператив но проводить тренажерную переподготовку и повышение квалификации персонала без направления в ФМЦ и снизит расходы на подготовку.

Для комплексного решения вопроса безопасной эксплуатации ПО с ЯЭУ необходимо оснастить ЕЦ, а так же все УТП, полнофункциональны ми тренажерами для обучения и сертификации экипажей, обеспечиваю щих судовождение в ледовых условиях и позволяющих отрабатывать дей ствие экипажей в различных ситуациях. К таким ситуациям можно отнести движение в сплошном льду;

в битых льдах;

вдоль кромки плотного льда, соударяясь с кормой;

в открытом паковом льду, в полынье и на участках свободной от льда воды;

за ледоколом (отработка действий вахтенной службы по удержанию места в караване, отработки связи между судном, ледоколом и другими судами в караване). Примерные характеристики «ле дового» тренажера приведены в приложении 3-Б.

СИСТЕМА подготовки кадров в ГМА, показав свои возможности, мо жет быть прототипом и базой для формирования ЕЦ по подготовки кадров для эксплуатации ПО с ЯЭУ. Размещение ФМЦ на базе ГМА позволит сэ кономить финансовые средства, получить практически готовую надежную учебно-образовательную структуру с большим опытом работы.

Кандидат технических наук, профессор КОРОЛЕВ В.И., доцент КУЛИКОВ Н.А.

кандидат технических наук, профессор ЛАСТОВЦЕВ А.Ю.

ОЦЕНКА ДАВЛЕНИЯ ЗА ТУРБОПИТАТЕЛЬНЫМИ НАСОСАМИ В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ АТОМНЫХ ЛЕДОКОЛОВ При проведении тепловых расчётов пароконденсатного циклы атомно го ледокола на переменных режимах при различных положениях питатель ного клапана (ПК) и клапана травления (КТ) необходимо знать установив шееся давление за питательными турбонасосами. Автором разработана ме тодика, позволяющая определить эти зависимости.

На рис. 1 показана схема включения парогенераторов в пароводяную гидравлическую сеть (пароводяную магистраль). По питательной воде и пару парогенераторы имеют по два запорных органа (задвижки). При этом с каждой стороны одна задвижка имеет механический привод и дис танционное управление с пульта оператора РУ и вторая задвижка ручное управление. Привод задвижки по питательной воде гидравлический, а по пару пневматический. Две задвижки с каждой стороны установлены для гарантированного отсечения каждого ПГ по пару и питательной воде (не допустима даже незначительная протечка).

Gпв = GРК + GКТ + GВП. (1) Рис.1. Схема включения парогенераторов в пароводяную гидравлическую сеть:

ТПН – турбопитательный насос;

ДК, ПК – дроссельный и питательный клапаны;

ДШ – дроссельная шайба;

РД – регулятор давления (ПО «КЗ»);

КТ, РКГТ – клапаны травления и регулирующей главной турбины;

БЗК – быстрозапорный клапан.

Давление в главном паропроводе поддерживается при помощи двух регуляторов. Один регулятор работает в режиме раздельного управления (работа во льдах) – это регулятор давления ПО «Кировский завод» (РД ПО «КЗ»), другой используется при взаимосвязанном управлении (работа на открытых трассах) – это регулятор НПО «Аврора». Расход питательной воды равен сумме расходов на главную турбину (GРК), через клапан трав ления (GКТ) и на вспомогательные потребители GВП.

Как правило, расход на вспомогательные потребители не зависит от режимов работы главной турбины GВП const. Для удобства анализа можно считать Gпв = G РК + G КТ.

* (2) Характеристика регулятора имеет наклон в сторону увеличения давле ния при больших расходах через клапан травления (КТ), который является его исполнительным органом. Наклон характеристики выбирается опыт ным путём для обеспечения устойчивой работы двух ГТГ при любой ком бинации их нагрузок. Чтобы определить требуемое давление за питатель ным насосом необходимо учесть все гидравлические сопротивления паро водяного тракта.

В работе [1] приведена схема распределения перепадов давления в па роводяной гидравлической сети от турбопитательного насоса до главного () паропровода. Гидравлическое сопротивление pДК + ПК Gпв устанавливается при помощи регулятора давления статического (РДс), установленного () на каждом ТПН в блоке управления. Характеристика pДК + ПК Gпв может изменяться за счёт настройки РДс.. При этом давление, создаваемое ТПН будет изменяться в соответствии с настройкой регулятора РДс. Стандартная статическая характеристика турбопитательного агрегата описывается сле дующим выражением:

() p(ДК + ПК ) Gпв = 1,3 0,7Gпв (3) В первом приближении можно пренебречь гидравлическими сопро тивлениями p ОКП, p ОКВ, p ДШ тогда давление, обеспечиваемое пита 0 0 тельным насосом можно определить из выражения:

() () ( ) p пн Gпв = p ГП G КТ + p ПГ Gпв + 1,3 0,7 Gпв.

(4) В работе [1] показана гидравлическая характеристика сети и питатель ного насоса при изменении положения регулирующих органов (ПК и РКТПН). При этом одновременно с изменением положения ПК (т.е. расхо да питательной воды в парогенераторы) изменяется положение регули рующего клапана турбопитательного насоса (РКТПН). Необходимая взаимо связь (закономерность) обеспечивается РДс.

Если принять гидравлическое сопротивление парогенератора на номи нальном режиме p ПГ = 2,4 МПа, тогда:

() () ( )2 + 1,3 0,7 Gпв p пн Gпв = p ГП G КТ + 2,4 Gпв. (5) p пн (Gпв ) = p ГП (G КТ ) + 1,3 МПа.

При Gпв p пн (Gпв ) = p ГП (G КТ ) + 2,4 (Gпв ) + 0,6 МПа.

При Gпв G(КТ)= G(КТ)=0, G(КТ)=0, 5, Давление за питательным G(КТ)=0, G(КТ)=0, насосом, МПа G(КТ)= 5, 4, 4, 3, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Относительный расход питательной воды Рис. 2. Изменение давления за турбопитательным насосом при различных относи тельных расходах питательной воды и величины открытия клапана травления Используя статическую характеристику регулятора давления ПО «КЗ»

и выражение (5) можно определить давление за питательным насосом при различных положениях питательного клапана (расход питательной воды) и клапана травления (расход пара на травление). На рис. 2 приведена сово купность кривых определяющих изменение давления за турбопитательным насосом при различных относительных расходах питательной воды и вели чины открытия клапана травления.

Инженер ВИНОГРАДОВ А.А., кандидат технических наук, доцент МАЛЫШЕВ В.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ В ПРОЕКТЕ ГЭУ АТОМНОГО ЛЕДОКОЛА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Проектом ГЭУ атомного ледокола нового поколения предусматрива ется использование гребного асинхронного электродвигателя и преобразо вателя частоты со звеном постоянного тока.

В электроприводах переменного тока с асинхронными двигателями для управления частотой вращения используются преобразователи частоты со звеном постоянного тока. Такие преобразователи обладают большими достоинствами в отношении диапазона регулирования, массогабаритных показателей и т.д. Однако, им присущи и некоторые недостатки. Периоди ческая коммутация ключей приводит к искажению потребляемого из сети тока. В свою очередь искажение тока вызывает искажение напряжения се ти. Это особенно заметно при соизмеримости мощности источника и приемника электроэнергии, что характерно для гребных электроустано вок. Также существует проблема потребления преобразователями из сети реактивной мощности, что приводит к значительным отклонениям и коле баниям напряжения в питающей сети. В береговых установках ответствен ность за искажение тока несет потребитель, а за искажение напряжения – поставщик электроэнергии.

Отмеченные проблемы могут быть решены путем включения в состав двухзвенного преобразователя частоты активного выпрямителя (active rectifier) или корректора коэффициента мощности. На рисунке приведена возможная схема преобразователя частоты, где в качестве выпрямительно го устройства используется схема выпрямительно-инверторного преобра зователя АВ-И с входным реактором Ld. Здесь для управления фазовым сдвигом между питающим напряжением A, B, C и потребляемым током используется способ накопления электромагнитной энергии в реакторе Ld при многократной коммутации транзисторов АВ-И в течение периода про водимости диодов выпрямителя.

АВ-И АИН Ld A A B B C C Rт В такой схеме одновременно появляется возможность передачи энер гии торможения двигателя A1, B1, C1 в сеть вместо рассеяния этой энергии в тормозном резисторе Rт, если в конкретной системе электропривода в этом есть необходимость и возможность.

Литература Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004.

Инженер ДЕГТЯРЕВ Ю.П.

кандидат технических наук, доцент МАЛЫШЕВ В.А.

ОСОБЕННОСТИ СИЛОВОЙ СХЕМЫ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГЭУ А/Л «ВАЙГАЧ»

В ГЭУ а/л «типа «Таймыр» гребные синхронные электродвигатели управляются изменением частоты и величины питающего напряжения с помощью непосредственного преобразователя частоты (циклоконверто ра). Статорные обмотки ГЭД изолированы друг от друга и получают пита ние каждый от «своего» преобразователя. В такой схеме включения из-за искажения характеристик преобразователей и пульсаций в их выходных напряжениях возможно появление составляющих напряжения нулевой по следовательности. Учитывая, что сопротивление нулевой последовательно сти двигателя совпадает с реактивным сопротивлением рассеяния и имеет малое значение, токи нулевой последовательности могут быть значитель ными. Поэтому в каждую фазу двигателя включены дроссели нулевой по следовательности L0. Конструктивно дроссели нулевой последовательности установлены сверху двигателя и выполнены в виде П-образного сердечника с насаженными на него катушками, по три на каждую половину магнито провода и соединенных шинами.

На рисунке упрощенно показаны конструкции дросселей прямой по следовательности L1 и нулевой последовательности L a b a b c c x y z x y z Трехфазный дроссель Трехфазный дроссель L1 0;

L0 0 L1 0;

L0 Включение трехфазного дросселя по первой схеме создает индуктив ное сопротивление для составляющих прямой и обратной последователь ности. Включение дросселя по второй схеме создает индуктивное сопро тивление для токов нулевой последовательности и практически не влияет на токи прямой и обратной последовательности.

Сердечник включает два стержня и два ярма. В каждом ярме магнито провода установлены пластины из изоляционного материала толщиной 3мм, обеспечивающие воздушный зазор между половинами ярма. Следует отметить, что наработка ГЭД на 2010 г. составила от 75 000 часов и дроссе ли нулевой последовательности всегда были источником сильного «шума», интенсивность которого зависела от частоты вращения ГЭД.

Инструкции по эксплуатации гребных электродвигателей не преду сматривают какого-либо обслуживания для дросселей нулевой последова тельности. В практике сложилось, что техническое обслуживание дрос селей проводили с периодичностью один раз через три месяца работы, а в дальнейшем один раз в месяц или через 1000 часов работы. Однако, начиная с 2006 г. на а/л «Вайгач» возникли серьезные замечания по техни ческому состоянию этих элементов, которые выразились в смещении изо ляционных пластин, установленных между половинами ярма магнитопро вода, внутрь магнитопровода. В дальнейшем (2010 г.) произошло смыкание листов электротехнической стали ярма. При этом нагрев магнито-провода достигал 127 °С и более. Можно было сделать вывод об увеличении индук тивности дросселя. По рекомендациям фирмы-производителя оборудова ния АВВ в 2010 г. были выполнены работы по замене изношенных изоля ционных пластин и укреплении конструкции дросселей.

Кандидат технических наук, профессор КУЗНЕЦОВ В.А., инженер ЛАЩЕНКО С.А РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СОЗДАНИЯ СУДОВОГО РИТ МОЩНОСТЬЮ 600 МВт Для ледокола-лидера мощностью 120 МВт на винтах, целесообразно спроектировать однореакторную ядерную энергетическую установку (РУ), стоимость строительства которой в 1,5 ниже, чем двухреакторной установ ки, а общие эксплуатационные расходы снижаются в два раза.

Продление энергозапаса активной зоны является важным шагом, так как снижается число перегрузок зоны, в связи с этим уменьшается общая доза, полученная экипажем в процессе таких работ и увеличивается полез ное время эксплуатации ледокола Создание такой РУ исследовалось при следующих ограничениях и ус ловиях:

– диаметр РУ принимается равным диаметру корпуса ВВЭР-1000;

– принимаются ТВЭЛ с увеличенным диаметром;

– принимается тепловыделяющая сборка ТВСА – серийно изготавли ваемая для ВВЭР-100;

– принимается топливная композиция UO2 в силумине с удельным со держанием металлического урана 6,05 г/см3;

– в качестве оболочек ТВЭЛ принимается хромоникелевый сплав 42ХНМ, который обладает существенно более лучшими антикоррозион ными свойствами.

С учетом принятого КИУМ=0,4 энергозапас зоны составляет W = = 8,67·103·QP·TK·[КИУМ] = 42 млн. МВт·/ ч. На основании компоновочного расчета получены следующие характеристики активной зоны, указанные в табл. 1, обеспечивающие необходимый энергозапас.

Таблица Характеристики активной зоны № п/п Характеристика Величина Мощность реактора, МВт 1 Давление в первом контуре, МПа 2 Температура теплоносителя на входе в активную зону, °С 3 Температура теплоносителя на выходе из активной зоны, °С 4 Диаметр твэл наружный/внутренний, мм 5 9,15/8, Число твэл в ТВС 6 Число ТВС в активной зоне 7 Число твэл в активной зоне 8 Описанный диаметр окружности зоны, мм 9 Высота зоны по топливу, мм 10 Удельная энергонапряженность зоны, МВт/м 11 38, Загрузка урана-235, кг 12 Энергозапас, МВт·ч 13 42· В качестве парогенераторов принимается четыре модульных прямо точных прямотрубных ПГ. Каждый ПГ состоит из трех кассет. Расчет па ропроизводительности и основных характеристик ПГ проведен при приня той удельной паровой нагрузке, которой обладают парогенераторы для РИТМ-200. Основные характеристики представлены в табл. 2.

Таблица Характеристики парогенератора № п/п Характеристика Величина Паропроизводительность, т/м 1 4·212, Давление пара за парогенератором, МПа 2 Температура пара за парогенератором, °С 3 Температура питательной воды, °С 4 Полная площадь поверхности теплообмена, м 5 4·815, Удельная паровая нагрузка, тонн/(м2·ч) 6 0, Число кассет в парогенераторе, шт.

7 Число модулей в кассете, шт.

8 Диаметр парогенерирующего элемента, мм 9 Высота активной части парогенерирующего элемента, м 10 4, Число парогенерирующих элементов в модуле 11 Благодаря полученным результатам, можно скомпоновать реактор ин тегрального типа в корпусе ВВЭР-1000 и оценить его общие масо габаритные показатели. В табл. 3 представлены основные технико экономические характеристики реакторов РИТМ-200 и РИТМ-600.

Таблица Технико-экономические характеристики Характеристика РИТМ-200 РИТМ- Масса в пределах ЗО, т 2200 Габариты ЗО, L,·B,·H, м 6,·6,·15,5 10,·10,· КИУМ 0,65 0, Количество циклов изменения мощности, шт. 10 Ресурс основного оборудования, ч 320000 Срок службы основного оборудования, лет 40 Энергозапас активной зоны, млн МВт·ч 8 Мощность ЦНПК, кВт 497 Для длительной надежности оболочек твэл предлагается рассмотреть переход от газовой системы компенсации давления к паровой, что обеспе чит более благоприятную для оболочек химическую среду.

Доцент ИЦИКСОН В.Г.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ ПРИ СОВРЕМЕННОМ СОСТОЯНИИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ В настоящее время в составе ЯППУ атомных ледоколов большинство парогенераторов с заглушенными секциями или приходиться выводить из работы в процессе эксплуатации негерметичный парогенератор. Есть ледо колы, на которых количество заглушенных секций больше допустимого проектантом. Одним из важнейших факторов, обеспечения безаварийной работы установки, является понимание оперативным персоналом процес сов и анализ параметров при наличии заглушенных секций, не описанных в инструкциях по эксплуатации АППУ.

Особенностью эксплуатации парогенераторов однореакторных уста новок заключается в том, что на 100 % мощности на винтах количество вырабатываемого парогенераторами пара и количество потребляемого пара равны. При равном балансе вырабатываемого и потребляемого пара нали чие заглушенных секций оказывает большое влияние на температуру пара за парогенераторами и, следовательно, снижению температуры пара перед потребителями пара, что приводит к ограничению мощности силовой уста новки. Это ограничение с одной стороны связано с регламентируемыми параметрами пара перед соплами главных турбин. При работе на макси мальной мощности температура пара перед соплами должна быть не менее 285 °С. С другой стороны ограничение связано с максимальной температу рой технологических каналов и температурой первого контура на выходе из активной зоны. Температура должна быть не выше 325 °С.

Из-за различия гидравлических сопротивлений парогенераторов, имеющих разное количество заглушенных секций, распределение пита тельной воды по парогенераторам будет различным, а значить теплосъем с теплоносителя будет различаться по четырем зонам реактора. Опыт экс плуатации свидетельствует, что разница температур на выходе из отдель ных каналов достигает 10 – 12 °С. Столь существенные различия темпера тур по каналам приводит к значительным различиям тепловой нагрузки в разных частях активной зоны. Это подтверждено проведенными тепло техническими испытаниями в 2002 г. ГУП «ОКБМ» и РНЦ «Курчатовский институт» на а/л «ВАЙГАЧ», имеющего в составе АППУ парогенератор с девятью заглушенными секциями. При осцилографировании технологи ческих параметров наблюдались колебания температур по 1 контуру и ре активности, связанных с неравномерным перемешиванием теплоносителя из разных петель циркуляции.

Накладывают ограничение на мощность АППУ количество заглушен ных секций и отключенных ПГ и на двухреакторных установках.

В 2004 году на а/л «Советский Союз» были проведены испытания на максимально возможный режим установки с отключенным ПГ8 и заглу шенными секциями у ПГ1-6, ПГ2-7, ПГ3-5, ПГ4-3, ПГ5-1, ПГ6-3 и ПГ7-6, при ОМ ГЭУ – 95 % Nпк – 87/69 % Nном, Ртпн – 76/79 кГс/см2, Тпг1/2 272/296 °С и Тмаг – 277/296 °С. При таком состоянии АППУ нет возможно сти увеличить мощность силовой установки из-за резкого падения темпера туры пара. Рост давления питательной воды, из-за увеличения гидравличе ского сопротивления в ПГ, достигает своего максимального значения при ограничении мощности 80 % ГЭУ.

Опыт работы на двухреакторной установке показывает, что даже с на чала разгерметизации трубчатки парогенератора (газовая неплотность), приходиться уменьшать скорость изменения мощности. При изменении мощности с выдержкой времени между шагами 2 мин ПГ с газовой не плотностью отработал 3240 ч.

При работе с отсеченным ПГ изменяется распределение температур по активной зоне: входная температура (Твх) понижается, а выходная (Твых) повышается. Следствием может быть интенсивное выгорание нижней час ти активной зоны и меньшее выгорание верхней части активной зоны. При пуске реактора в большей степени задействована нижняя часть активной зоны. Этим можно объяснить замеченное повышение реального пускового положения над расчетным порядка 30мм. И как следствие, в таких случаях необходимо получение перед остановкой реактора пусковых положений для разотравленного, расхоложенного реактора.

Состояние парогенераторов накладывает свои ограничения при рабо те РУ в конце кампании активной зоны. Наиболее легкий ПГ (заглуше но секций меньше остальных) заливается водой, температура пара на вы ходе резко падает. В этом случае на мощности РУ более 70 % приходить ся повышать среднюю температуру на +3°. Это возможно при наличии необходимого запаса реактивности. Когда этот запас (по высоте подъёма ЦКГ) исчерпывается, приходиться ограничивать мощность, ориентируясь на температуру за этим ПГ.

Все эти факторы персоналу необходимо учитывать при эксплуатации ядерной энергетической установки, чтобы обеспечить безаварийную рабо ту ледокола.

Доцент КАРАТЕЕВ В.В.

ЦЕНА ВОПРОСА МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ПГ- Течи парогенераторов ПГ-28 атомных ледоколов по-прежнему основная причина ремонтных затрат и длительных простоев ледоколов в ремонте.

С 2004 г. и по настоящее время заменено около 60 шт. ПГ-28 на сумму порядка 2,4 млрд. руб., а с учетом затрат на ремонтные работы общие затраты состави ли 3 миллиарда руб. не считая потерь из-за простоя ледоколов, а простои со ставили около 180 месяцев. При этом 60 крупногабаритных многотонных ра диоактивных изделий скопились на базе Атомфлота. В нашей академии, начи ная с 2004 г. велись разработки по решению проблемы течи ПГ-28, в работах 2005 – 2006 гг. на уровне эскизных проработок. Суть решения проблемы – вы нос слабого узла, подверженного течам, с низа трубной доски в питательный коллектор над трубной доской. Разработчики ПГ-ПГ согласны составить до кументацию по такой модернизации ПГ-28 с предоплатой от Атомфлота, ты сячекратно меньшей, чем затраты на замену текущих ПГ. При реализации вы носа слабого узла в питательный коллектор. Затраты на ремонт снизятся тыся чекратно, накопление радиоактивных крупногабаритных изделий прекратится, а надежность работы ПГ-28 и реакторов ледоколов повысится.

Кандидат технических наук, доцент БЫКОВ А.С.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГЭУ ЛЕДОКОЛОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ГРЕБНОГО ВИНТА С ТЁРТЫМ ЛЬДОМ При расчёте режима взаимодействия гребного винта со льдом обыч но применяется методика, разработанная профессором В.Я. Ягодкиным [1]. С 2008 г. в Правилах РМРС появился раздел с требованиями к судам полярных классов PC1-PC7, предназначенных для эксплуатации в поляр ных водах [2].

Этот раздел дополняет основной раздел по классам судов и ледоколов, в который в 2007 г. также были внесены значительные изменения. Так, для ледоколов к основному классу добавляется один из следующих знаков ка тегорий ледовых усилений: Icebreaker6, Icebreaker7, Icebreaker8, Icebreaker9. Категории Агс4, Агс5, Агсб, Агс7, Агс8, Агс9, образующие группу арктических категорий, распространяются на суда, предназначен ные для плавания в арктических морях (арктические суда). Категории Icel, Ice2, IсеЗ, образующие группу неарктических категорий, распространяются на суда, предназначенные только для плавания в замерзающих неарктиче ских морях (неарктические суда).

В разделе с требованиями к судам полярных классов PC1 – PC7 имеет ся подраздел по расчёту максимальных ледовых нагрузок на гребных вин тах и валах судов ледового плавания. Предполагается, что указанные на грузки имеют максимальное значение и однократны за весь период работы судна при нормальных условиях эксплуатации.

Выполненные расчёты по двум упомянутым выше методикам показали примерно семикратное различие между максимальными значениями мо мента. Большее значение получается при расчёте по Правилам РМРС. Дан ное различие можно объяснить учётом крутильных колебаний, имеющих место в режиме взаимодействия гребного винта со льдом. Методика, при ведённая в [1], не учитывает данное явление.

Кроме режимов взаимодействия гребного винта с крупнобитым льдом, к которым относятся приведённые выше методики, имеются более редкие процессы взаимодействия гребного винта с тёртым льдом, приводящие иногда к остановке гребного винта.

Термин «Тёртый лёд (Small ice cake)» используется теперь в соответ ствии с международной Номенклатурой льдов («WMO SEA-ICE NOMENCLATURE») [3] вместо ранее применявшегося термина «Шуга (Shuga)» для характеристики среды, получающейся после многократного «перемалывания» ледовой массы. Шуга теперь является начальным видом льда, предшествующим ниласу.

Характеристику гребного винта в данном режиме работы обычно обо значают «ледовой» характеристикой и располагают её немного левее швар товной характеристики (рис. 1). Расположение этой характеристики строго не определено. С её помощью иллюстрируется возможность появления нагрузок, превышающих швартовные нагрузки с квадратичной зависимо стью между моментом и частотой вращения. Так рабочая точка номиналь ного режима для ледоколов типа «Таймыр» выбрана на пересечении дан ной характеристики и гиперболы постоянства мощности. При этом за номинальный момент принято его значение на 25 % превышающее зна чение момента в швартовном режиме при номинальной мощности.

Тёртый лёд в зависимости от степени его сжатия и других факторов может иметь разную плотность, что позволяет предположить возможность Рис. 1. Характеристики гребного винта Рис. 2. Характеристики при работе гребного винта в тертом льду появления в этих режимах моментов, больших чем 1,25 Мшв.ном и располо жения квадратичных зависимостей левее приведённых на рис. 1 винтовых характеристик. Автору доклада известны пять случаев остановки гребных винтов при их нахождении в тёртом льду на ледоколах типа «Россия», что говорит о наличии моментов, больших 1,75…1,8 Мшв.ном. Эти случаи проис ходили, в основном, во время буксировки судов «вплотную». Поскольку вращение гребных винтов при этом прекращалось, справедливо считать крайней характеристикой данного режима ось ординат. Таким образом, работу гребного винта в тёртом сжатом льду характеризует семейство ха рактеристик, приведённое на рис. 2.

Наличие таких условий работы гребного винта не позволяет предотвра тить его остановку за счёт повышения мощности гребной установки. Увели чение момента стоянки в механической характеристике ГЭУ также будет малоэффективным. В данном режиме важно обеспечить быструю остановку судна за счёт реверсирования других винтов для предотвращения возможной поломки лопастей гребного винта. В двух случаях из пяти гребной винт на чал вращаться после прекращения попыток его реверсирования, установки поста в нулевое положение и последующем пуске ГЭД. В остальных – по требовалось длительное реверсирование других гребных винтов и переклад ки пера руля с целью размывания сжатого тёртого льда.

Литература 1. Гребные электрические установки: Справочник. – Л.: Судостроение, 1985. – 304 с.

2. Правила классификации и постройки морских судов. – Т. 3. – РМРС, 2011. – 68 с.

3. Номенклатура ВМО по морскому льду. WMO/OMM/BMO. – No. 259. – Изд. 1970 – 2004.

Доцент СНЫТКО М.Х.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЖИДКОСТЬ «ЭКОВЕСТА» – ЛУЧШЕЕ БЕЗОПАСНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ «ЭКОВЕСТА» – лучшее моющее средство для удаления маслянисто углеродистых и нагарообразных отложений с различных поверхностей теп лоэнергетического оборудования (двигатели, котлы и т.д.).

Преимущества с жидкости «ЭКОВЕСТА» по сравнению с другими моющими средствами:

– универсальность – применяется для очистки разнообразных объек тов и как смазочно-охлаждающая жидкость;

– более высокая эффективность очистки – подтверждена сравнитель ными испытаниями, проведенными сотрудниками Государственной мор ской академии имени адмирала С.О. Макарова в г. Санкт-Петербурге на пяти судах с разными двигателями;

– экономичность – требуется в 1,5 – 2,5 раза меньше концентрата жидкости;

– высокая стабильность эмульсии – время использования эмульсии неограниченно.

Малая опасность концентрата (4 класс опасности) – важное преимуще ство в обращении для обслуживающего персонала по сравнению с другими жидкостями (фирмы «Амеронд», Юнитор и др.) имеющими более высокий класс токсичности (3-й класс опасности). Поэтому очистка фильтрующих элементов (картон, сипрон, синтепон) жидкостью «ЭКОВЕСТА» менее опасна для здоровья обслуживающего персонала, чем другие жидкости, включая дизельное топливо.

Кандидат технических наук, доцент НАУМОВ В.М., курсант БАРАНОВ Д.В.

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА АТОМНЫХ ЛЕДОКОЛАХ И ПАТЭС Одной из ключевых проблем ядерной энергетики является обеспече ние ядерной и радиационной безопасности атомных энергетических объек тов, как стационарных, так и транспортных. В настоящее время решены многие задачи для повышения этих видов безопасности, однако аварии на японских АЭС в 2011 г. в результате чрезвычайных стихийных воздействи ях обуславливают необходимость дальнейшей работы в этом направлении.

В выступлении делается попытка обозначить основные направления и воз можные пути совершенствования систем безопасности судовых ЯЭУ.

Для обеспечения ядерной и радиационной безопасности судовые ЯЭУ оборудованы пассивной и активной системами, каждая из которых применяется в различных ситуациях, с учетом характера исходного собы тия. К системам активной безопасности относятся: аварийного охлажде ния активной зоны, орошения защитной оболочки, ввода жидкого погло тителя, дезактивации. Эффективность каждой системы безопасности мо жет оцениваться различными критериями, наиболее важными из которых, по нашему мнению, могут быть: быстродействие, безотказность, исклю чение ложных срабатываний, достижение поставленной цели, сохранение во времени основных параметров и соотношение цена – качество. Пере численные критерии позволяют провести многофакторную оценку эф фективности каждой из систем, что может лечь в основу оценки обеспе чения ядерной и радиационной безопасности функционировании судовой ЯЭУ в целом.

Все критерии оценки подлежат четкой идентификации по количест венным и качественным характеристикам в соответствии с параметрами аварийного процесса, после чего их следует ранжировать на основе, уста новленных предварительно, приоритетов или экспертных оценок.

Предварительные приближенные расчеты отдельных критериев, выпол ненные в ходе дипломного проектирования, подтверждают необходимость более тщательного и многостороннего исследования. Так подготовка к рабо те системы ввода жидкого поглотителя может составлять более 100 мин, то гда как развитие ядерного происшествия при не вводе в активную зону двух и более компенсирующих решеток может составлять секунды, а в исключи тельных случаях и доли секунд. Концентрация жидкого поглотителя при введении в контур может быть ниже необходимого уровня, позволяющего полностью компенсировать избыток реактивности. Система дезактивации имеет больше недостатков, чем реальной эффективности.

Инженер 1-й категории ПАВЛОВ В.И., инженер 1-й категории ФИЛИППОВ С.С.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕНАЖЁРА МГА-21Р ДЛЯ ГРУПП ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ГМА им. адм. С.О. Макарова выполняет заказ ФГУП «АТОМФЛОТ»

по подготовке специалистов для занятия первой командной должности на судах с ЯЭУ. Эта подготовка предусмотрена в учебном плане дополни тельной подготовки для слушателей всех специализаций предусмотрена.

Учитывая существующие в Росатоме требования к документированию учебного процесса при практической подготовке на тренажёрах и сформи рованный в течение 2010 – 2011 гг. комплект методической документации для групп повышения квалификации специалистов ФГУП «АТОМФЛОТ», возникла необходимость разработки соответствующего методического обеспечения для групп дополнительной подготовки командного состава атомных судов. Комплект методических документов включает:

– программы тренажёрной подготовки по специализациям, которые определяют цели и задачи подготовки, разделы подготовки, темы занятий, объём часов по разделам тренажёрной подготовки;

– типовые тематические планы занятий для каждого технологического рабочего места тренажера, определяющие конкретные задачи текущего занятия и последующую их реализацию;

– сценарии тренажёрных занятий, содержащие порядок действия обу чаемого при решении поставленных задач;

– методические указания по оценке уровня знаний слушателя, при тренажерной подготовке, проводится на основе контрольных вопросов, задаваемых в ходе занятий. Контрольные вопросы отражаются в типовых тематических планах.

В настоящее время подготовлены программы тренажёрной подготовки инженеров-операторов и электромехаников группы дополнительной подго товки, проходящих обучение с 10.01.2012 г. по 21.06.2012 г. Разработана первая редакция типовых тематических планов занятий на рабочих местах инженера-оператора и электромеханика. Подготовлен сценарий проведения зачётного занятия для группы дополнительной подготовки.

Кандидат технических наук, профессор САБАДАШ А.И., инженер 1-й категории ХОВАНСКИЙ К.Н.

ДИСТАНЦИОННОЕ ПРЕПОДАВАНИЕ С октября 2010 г. на специальных курсах кафедры Судовые ЯЭУ ве дется дистанционное преподавание для слушателей. Это сотрудники «Атомфлота», которые проходят переподготовку, находясь на базе в Мур манске. Преподавание ведется для специалистов разных профилей 6-недельными циклами по 40 часов в неделю. Рассмотрим, что собой пред ставляет дистанционное преподавание, какие технические средства исполь зуются, какие есть возможности и ограничения в используемой методике преподавания.

Преподавание ведется в интерактивном режиме, обеспечивающем не прерывный аудиовизуальный контакт между лектором и слушателями.

В этом плане дистанционная лекция аналогична лекции в обычной аудито рии. Для реализации такой лекции используется система ВКС видеоконфе ренцсвязи (ВКС) типа LifeSize. В состав системы на каждом конце дистан ционного канала входят: плазменная панель или LCD-телевизор с размером экрана не менее 1,5 м по диагонали и встроенными колонками, управляе мая передающая камера, микрофон, кодек ВКС системы, пульт дистанци онного управления. Кодек управляет работой всего оборудования в реаль ном времени упаковывая уходящую и распаковывая приходящую аудио видео информацию.

Информация между кодеками передается через Интернет. Для получе ния высокого качества видеоизображения и звука требуется пропускная спо собность не менее 1 Мбит/с и высокая стабильность работы канала Интернет.

Изображения на плазменной панели могут организовываться в разных форматах. По нашему опыту целесообразно использовать режим, в котором на большей части экрана лектор видит удаленную аудиторию, а справа внизу экрана находится небольшое окно, в котором видно все, что попадает в поле зрения камеры лектора и качество фокусировки. Управляемые каме ры стоящие на обоих концах дистанционного канала, управляются каждая с обоих концов и позволяют перемещать поле зрения вверх, вниз, влево, вправо и приближать или удалять изображение. Таким образом, лектор может видеть или всю аудиторию, или её часть, или отдельного слушателя крупным планом. А слушатели, в свою очередь, могут переводить взгляд камеры с лектора на демонстрируемые им предметы. Это же может делать сам лектор или его ассистент. Камеры имеют режим автофокуса, отслежи вая перемещение преподавателя, например, от стола к доске.

Большинство лекций, в отличие от пресс-конференций, сопровожда ются демонстрацией таблиц, рисунков, графиков, формул, текстов, предме тов. Рассмотрим, какие имеются для этого возможности и технические средства.

Самым простым и привычным для лектора средством является обык новенная доска, однако, в данном случае это мало удобно. При передаче изображения всей доски камерой на монитор с диагональю около 1,5 м у слушателей мы имеем сильно уменьшенное изображение доски, поэтому писать на ней надо очень крупно, что неудобно лектору. Если камера ста вится в режим сильного увеличения, то мало видимое поле на этой доске, и лектору трудно контролировать размер зоны, захватываемой камерой.

Поэтому доска оказывается дополнительным средством для небольших пояснений или при ответах на вопросы. При использовании доски лектор должен учитывать эту специфику.

Поэтому основным средством для передачи демонстрационных мате риалов является второй Интернетовский канал, который называем демон страционным. В состав этого канала входят два ноутбука (один у лектора, второй – в аудитории у слушателей), проектор, подключенный к ноутбуку слушателей и экран, на который проектор проецирует изображение с экра на ноутбука слушателей. Лектор на своем ноутбуке видит рабочий стол удаленного ноутбука и может запускать на нем, имеющиеся на нем про граммы, демонстрировать необходимые ему тексты, рисунки, таблицы, графики, киноролики. Все демонстрируемые материалы должны быть предварительно оформлены в виде соответствующих файлов, которые пе ред лекцией передаются с ноутбука лектора на ноутбук слушателей. Опи санная выше схема демонстрации сопутствующего лекции материала реа лизуется при помощи программы RADMIN. Серверная часть программы, требующая лицензии, устанавливается на ноутбуке слушателей, а бесплат ная клиентская на ноутбуке лектора. Пропускная способность канала Ин тернет между ноутбуками может быть много ниже, чем канала, обеспечи вающего ВКС систему. Описанная схема демонстрации лекционных мате риалов имеет следующие преимущества перед традиционной доской, изображение которой передается слушателям по системе ВКС. Экран, на который проектор выводит изображение с экрана ноутбука слушателей, может быть достаточно большим и ярким, причем стоимость экрана и про ектора многократно ниже стоимости плазменной или телевизионной пане ли сравнимого размера. Демонстрационные материалы, подготавливаемые предварительно с использованием современных компьютерных техноло гий, могут быть сделаны на высоком техническом уровне. Поэтому качест во изображения на проекционном экране у слушателей может быть весьма высоким, не сопоставимым с изображением скорописи лектора на доске.

Описанная схема дистанционного преподавания полностью обеспечивает нужды курса повышения квалификации командного состава судов с ЯЭУ.

В заключение отметим, что описанная методика передачи демонстра ционных материалов, может не соответствовать некоторым курсам лекций.

К таковым относятся лекции, в ходе которых лектор демонстрирует техни ку каких либо выкладок и слушатели, конспектируя лекцию, повторяют за лектором все выкладки. Это лекции физико-математического цикла, в ко торых важен не только результат вывода формул, а и сам метод вывода.

Для таких лекций материал надо писать на доске или её аналоге во время лекции. Для этого нужна другая техническая поддержка.

ОБЩЕТЕХНИЧЕСКАЯ СЕКЦИЯ Кандидат физико-математических наук СТАРОСТИНА С.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРЕМЫ БАРРОУ И ПРАВИЛА ЛОПИТАЛЯ ПРИ РЕШЕНИИ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАЧ «Студента надо учить думать и работать так, чтобы он умел активно использовать понятия и идеи, с которыми он познакомился в процессе обу чения, а этому наиболее эффективно можно научиться с помощью само стоятельного решения задач» (Л.Д. Кудрявцев).

Известно, что овладеть математическими методами можно, лишь нау чившись решать задачи. Наряду с упражнениями и задачами формального характера на простое применение теорем и формул, а также задач, решае мых по известным алгоритмам, глубокое творческое овладение математи кой возможно лишь при решении нестандартных задач. Большинство таких задач составляют содержание олимпиад.

Теорема 1. Теорема об интеграле с переменным верхним пределом (Тео рема Барроу).

Если функция f (x) непрерывна на промежутке [a, b], то интеграл x f (t )dt с переменным верхним пределом имеет производную, равную a значению подынтегральной функции при верхнем пределе, т.е.

x f (t )dt = f ( x).

a Теорема 2.

Если функция f (x) непрерывна на промежутке [a, b], то интеграл h( x) f (t )dt с переменным верхним пределом имеет производную a h( x) f (t )dt = f (h( x) )h( x).

a Применяя правило Лопиталя и теорему Барроу, можно вычислить сле дующие пределы:

n 1. lim ln1 + dx ;

n x x t e dx 2. lim x ;

x e dx 2t 2n x 3. lim n 3 dx.

n11 + x n Используя теорему Барроу, можно свести следующие функциональные уравнения к дифференциальным:

x 1. y ( x) + x y (t )dt = x ;

x dt 2. xy( x) = 1 ;

y (t ) x tdt 3. y ( x) = 2 x ;

y (t ) x x 4. x y (t )dt = 2 ty (t )dt x 2 ;

0 x 5. y ( x) + y (t )dt = x.

Кандидат физико-математических наук СТАРОСТИНА С.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОЙСТВ ОПРЕДЕЛЕННОГО ИНТЕГРАЛА ПРИ РЕШЕНИИ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАЧ Рассмотрим следующие свойства определенного интеграла и олимпи адные задачи, при решении которых можно использовать эти свойства.

a a ( f ( x) + f ( x))dx.

Свойство 1. f ( x)dx = a a a Следствие. Если f (x) – четная функция, то f ( x)dx = 2 f ( x)dx ;

a a f ( x)dx = 0.

если f (x) – нечетная функция, то a 2 cos x 1. dx ;

2x + 1+ x 2. (x + cos x ) ln dx ;

1 x a dx 1 + f ( x) +, где f (x) – непрерывная нечетная функция;

3.

1 + f 2 ( x) a sin (x 2a ) 3a (x 2a )2 + 1 dx ;

4.

a cos xdx sin 4 x + cos 4 x ;

5.

sin sin x dx ;

6. x sin xdx 1 + cos 2 x ;

7.

sin(cos x + 2nx )dx, n N ;

8.

a 2n +1 a cos x b sin x dx, где a 0, b 0, n N, = arctg.

9.

b З а м е ч а н и я : 1. В примере 4 следует предварительно сделать замену t = x 2a.

2. В примерах 5, 7, 8 – замену t = x.

3. В примере 6 – замену t = x ;

4. В примере 9 – замену t = x.

Свойство 2. Пусть f (x) и g (x) непрерывные на промежутке [a, b] функ ции, и для любого x [a, b] выполнятся f ( x) g ( x) ( f ( x) g ( x) ), то b b b b f ( x)dx g ( x)dx f ( x)dx g ( x)dx.

a a a a Доказать неравенства:

dx 1. 0,5 1;

x + ex dx 2. ;

01+ 2x xe sin xdx 3. ;

1+ x 2 xdx 2 sin 4. 1 ;

x 1 dx.

5.

2 0 4 x + x 2 Кандидат технических наук, профессор ТАТЬЯНЧЕНКО Ю.Г.

МЕТОДИКА ИЗЛОЖЕНИЯ ОСНОВ ТЕОРИИ ПОЛЯ ДЛЯ КУРСАНТОВ ЭЛЕКТРО- И РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ В условиях существенного сокращения аудиторных часов, выделяемых на курс высшей математики, что, на наш взгляд, совершенно не оправдано, является актуальным вопрос методики изложения базовых понятий, в част ности, основ математической теории поля. Данный раздел особенно важен при изучении ряда специальных дисциплин на электро-механическом и ра диотехническом факультетах.

После знакомства с определением скалярного и векторного полей предлагается следующее содержание раздела.

1. Без доказательства раскрыть связь между тройным и поверхностным интегралами (формула Остроградского-Гаусса) и ввести понятие диверген ции векторного поля (векторной функции) как суммы частных производ ных проекций вектора по координатным осям.

2. Дать физическое толкование дивергенции как меры расходимости или плотности потока в элементарном объёме и пояснить на гидродинами ческой модели понятия стока и истока, когда дивергенция больше, меньше или равна нулю. Уместно привести полное словесное определение: дивер генция векторного поля F ( x, y, z ) в произвольной точке M численно равна отношению потока сквозь замкнутую поверхность к её внутреннему объёму V, когда стягивается в точку M: 0 и V 0.

divF (M ) является мерой расходимости векторного поля и называется dП плотностью потока в данной точке.

dV Без доказательства известных формул Грина и Стокса раскрыть связь между циркуляцией вектора F ( x, y, z ) и потоком нового вектора – ротора.

При этом выражение для rotF ( x, y, z ) легко запоминается, если его дать в виде векторного определителя третьего порядка.

Дать физическое толкование проекции rotF n0 как меры завихрённо сти векторного поля или плотности циркуляции в точке M. Здесь также уместно привести полное словесное определение: ротор векторного поля F ( x, y, z ) в произвольной точке M есть новый вектор rotF, проекция кото рого на направление единичного вектора нормали к поверхности в дан ной точке (n0 ) численно равна отношению работы A или циркуляции вдоль контура к его площади, когда контур стягивается в точку M: 0, 0. Вектор rotF определяет завихрённость векторного поля, а его проекция Прn0 (rotF ) является мерой завихрённости и называ dA ется плотностью циркуляции в точке M ( x, y.z ).

d 1. Наглядным примером возникновения вихрей (вращательного дви жения частиц) является решение гидродинамической задачи определения ротора потока вязкой жидкости вдоль твёрдой поверхности, когда скорость течения пропорциональна ординате – расстоянию от поверхности:

V = c y i.

2. В заключение раздела «Основы математической теории поля» целе сообразно познакомить курсантов с дифференциальными операциями I и II порядков и дать классические определения потенциального, соленоидаль ного и гармонического полей, раскрыв их особенности и физическую сущ ность.

Литература 1. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. – Т. 2. – М.: Интеграл Пресс, 2002.

2. Высшая математика. – Ч. 2: учеб. пособие /под ред. А.А. Кельзона и Ю.Г. Татьянчен ко. – СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2011.

Кандидат технических наук ШАРШИНА Л.М., курсант ГУСЕВ А.К.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРОВИ В докладе рассмотрен метод ЯМР [1], [2] и его применение при созда нии бесконтактных многофункциональных приборов ЯМР – расходомеров релаксометров для жидкостей, содержащих ядра с достаточно большими значениями магнитных моментов [3].

В частности, этот метод применим для измерения не только расхода крови в системах искусственного кровообращения, но и биохимических её параметров.

Информативными при обработке спектров являются химический сдвиг и ширина сигнала ЯМР. В докладе рассмотрены исследования по выясне нию зависимостей этих параметров от степени насыщения крови кислоро дом [4].

На рис. 1 показаны спектры сигнала ЯМР неоксигенированной (1) и оксигенированной (2) крови, а на рис. 2 – градуированный график зави симости сигнала ЯМР протонов крови от степен и насыщения её кисло родом SO2.

Рис. 1 Рис. Всё это подтверждает необходимость использования метода ЯМР для контроля параметров крови на протоке, особенно в медицинской практике при хирургических операциях на сердце.

Литература 1. Абрагам А.А. Ядерный магнетизм. – М.: Иностр. лит., 1963.

2. Эндрю Э. Ядерный магнитный резонанс. – М.: Иностр. лит., 1957.

3. Жерновский А.И. ЯМР-расходомеры. – М.: Машиностроение, 1985.

4. Жерновский А.И. [и др.]. Корреляция параметров спектра ЯМР со степенью насыще ния крови кислородом // ЖПХ, № 902-В86, 1986.

Кандидат физико-математических наук ГОРБУНОВ Н.А.

УВЕЛИЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАЗМЕННОГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЗА СЧЕТ СОЗДАНИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР В ТЕПЛОВОЙ ТРУБЕ До настоящего времени, низкотемпературная плазма находит свое главное техническое применение в газоразрядных источниках света. Мы предлагаем использовать низкотемпературную плазму для обратного пре образования, а именно, для прямого фотоэлектрического преобразования сфокусированного солнечного излучения.

Движение заряженных частиц в плазме происходит за счет дрейфа частиц в электрическом поле и благодаря процессу диффузии. В большем объеме плазмы выполняется условие квазинейтральности ni ne = n : кон центрация положительных ионов ni равна концентрации электронов ne. Ве личина напряженности электрического поля E определяется условием не прерывности протекания электрического тока через плазму:

D Di n j E ( x) = e, (1) e(µ e µ i )n µ e µ i n где j – плотность электрического тока в плазме, e– элементарный заряд, µe и µi – подвижности электронов и ионов соответственно, De и Di – их коэф фициенты диффузии.


Как видно из формулы (1), электрическое поле в плазме складывается из двух составляющих. Первое слагаемое определяет дрейфовую состав ляющую (Ed), которое связано с движением заряженных частиц под дейст вием сил Кулона. Вторая составляющая поля связана с градиентом концен трации заряженных частиц и формирует, так называемое, амбиполярное электрическое поле(Ea), которое и формирует ЭДС:

Для того чтобы плазма стала источником ЭДС, необходимо выполне ние неравенства:

e( De Di )n j. (2) Оно означает, что диффузионная составляющая электрического тока должна превосходить дрейфовую компоненту. Как видно из (1), первопри чиной формирования амбиполярного поля как в плазме, так и в полупро водниках, является различие коэффициентов диффузии положительно и отрицательно заряженных частиц: Di De. В кристаллическом кремнии коэффициент диффузии электронов (De) примерно в 3 раза превосходит подвижность дырок (Dp). В наиболее эффективных на сегодняшний день полупроводниковых фотопреобразователях на основе арсенида галлия De/Dp 20. В плазме величина коэффициента диффузии заряженных ча стиц De,i = e,ie,i / 3 определяется тепловой скоростью движения e,i и дли ной свободного пробега e,i. Для плазмы щелочных металлов выполняется отношение De/Di 110, что определяется в основном, разностью тепловых скоростей положительных ионов и электронов. Как видно, различие в ко эффициентах диффузии положительно и отрицательно заряженных частиц в плазме гораздо больше, чем в полупроводниках. А значит, в случае неод нородной ионизации плазмы в объеме частичное разделение разноименных зарядов может происходить эффективнее, чем в полупроводниках. Нера венство (2) определяет два условия, при которых возможно протекание высокой плотности электрического тока через плазменный источник ЭДС (малое внутреннее сопротивление источника ЭДС):

– оптимальная степень ионизации плазмы op плазмы щелочных ме таллов op должна составляет величину op (2 – 5) %. При большей степе ни ионизации величина De падает из-за влияния столкновений электронов с положительными ионами. Указанная степень ионизации обуславливает необходимость нагреть плазму до достаточно высокой температуры T (2000 – 4000) K в зависимости от выбранного щелочного атома;

– характерный размер плазменного источника ЭДС L должен быть меньше определенной величины для того, чтобы обеспечить необходимый градиент концентрации заряженных частиц.

Свойство эффективного разделения разноименно заряженных частиц в плазме используется в плазменных фотоэмиссионных преобразователях, наполненных легкоионизуемыми парами цезия. Выходное напряжение термоэмиссионного преобразователя 0 1 В обеспечивается разницей ра бот выхода электродов, плотность тока j 2 – 20 А/см2 реализуется при рабочих температурах T 2000 K и межэлектродном промежутке L 1 мм, КПД = 15 – 20 %. Использование фокусированного солнечного излучения для прямого нагрева катода термоэмиссионного преобразователя показало практическую непригодность в силу малого времени жизни катода при вы соких температурах. Известны работы по фото-электрическому преобразо ванию хорошо сколлимированного лазерного пучка, вводимого в межэлек тродный промежуток термоэмиссионного преобразователя. Однако такой метод не подходит для преобразования сфокусированного солнечного из лучения в силу малого межэлектродного расстояния в классическом термо эмиссионном преобразователе.

Рис. 1. Коэффициенты диффузии электронов в литии и криптоне в зависимости от температуры, нормированные на одинаковую плотность атомов Мы предлагаем увеличить размер плазменного фотоэлектрического преобразователя за счет наполнения его бинарной рабочей смесью, состоя щей из щелочных паров и инертного газа, и последующим формированием внутри преобразователя гетероструктуры. Физическою основу данного пред ложения иллюстрирует рис. 1, на котором представлены приведенные к одинаковой плотности атомов N усредненных по максвелловскому распре делению коэффициентов диффузии электронов в парах лития и криптоне в зависимости от температуры распределения Te. Наличие глубокого мини мума на сечении (минимум Рамзауэра) упругих столкновений электронов с атомами тяжелых инертных газов (Ar, Kr, Xe) в области энергий электро нов 0,3 эВ, приводит к тому, что коэффициент диффузии в инертном газе более на два порядка больше, чем в щелочных парах. Это позволяет увели чить размеры области, занимаемой инертным газом, до величины L 10 см при j 10 А/см2. Это приводит к двум важным следствиям:

– это позволяет использовать существующие концентраторы солнеч ного излучения мощностью (1 – 10) кВт для фокусировки излучения внутри плазменного источника ЭДС;

– увеличения интервала интегрирования в уравнении (1) приводит к росту амбиполярной разности потенциалов в плазме eam = kTeln(L/i), что повышает выходное напряжение преобразователя до величины 0 (2 – 3) V. В результате, эффективность плазменного фотоэлектрического пре образователя может достигать величины 40 %.

Для пространственного разделения щелочных паров и инертного газа в объеме конвертора (формирование гетероструктуры) можно использовать способ, применяемый в спектроскопических тепловых трубах. Труба на гревается в середине электрическим нагревателем, концы трубы поддержи ваются при низкой температуре за счет контура водяного охлаждения. В результате устанавливается тепловое равновесие, при котором центральная часть трубы содержит пары щелочных металлов при давлении, определяе мым давлением буферного газа, вытесненного на концы трубы.

Рис. 2. Конструкция плазменного фотоэлектрического преобразователя:

А – анод;

В – диэлектрическая прокладка;

С – катод;

D – входное окно;

Е – контур внешнего охлаждения Конструкция плазменного фотоэлектрического преобразователя была предложена в работе [1]. Конвертер состоит из двух металлических элек тродов A и С, разделенных диэлектрической прокладкой B. Солнечное из лучение вводится через окно D и фокусируется в области C, содержащей щелочной металл. Под действием излучения металл нагревается и достига ется необходимая плотность паров. Внутренняя поверхность электрода С представляет собой капиллярную структуру. Вблизи соединительного фланца размещен контур внешнего охлаждения. Это устройство позволяет поддерживать постоянную плотность паров щелочных металлов в замкну том цикле, включающем испарение, конденсацию и возвращение конденса та в область испарения за счет сил поверхностного натяжения. В результа те, в области А находится буферный газ, а в области С – щелочные пары.

Очевидно, для формирования гетероструктуры в газовой фазе необхо димо использовать систему охлаждения. Таким образом, часть солнечной энергии, поглощенной внутри преобразователя, будет отводиться в виде теп ла со стенок прибора и уменьшать эффективность прямого фотоэлектриче ского преобразования. Это является своеобразной ценой за формирование гетероструктуры. Рабочая температура катода плазменного фотоэлектриче ского преобразователя реализуется в диапазоне (1000 – 1300) К, температура анода составляет величину около (400 – 450) К. Следует отметить, что тем пература катода и высокие плотности теплового потока на стенку соответст вуют оптимальным условиям для преобразования тепла в электричество посредством стандартного термодинамического цикла. Поэтому прямое плазменное фотоэлектрическое преобразование целесообразно связать с обычным термодинамическим циклом, чтобы повысить КПД использова ния солнечного излучения. Например, объединение плазменного фотоэлек трического преобразователя с электрическими генераторами на основе цикла Стирлинга (промышленные образцы обладают КПД 31 %), позволит достичь величины КПД преобразования солнечного излучения 59 %.

Таким образом, в плазменном фотоэлектрическом преобразователе бу дут реализованы плотности мощности P 100 Вт/см2, что соответствует концентрации солнечного излучения, примерно, в 1000 раз. Именно высо кие степени концентрации солнечной энергии необходимы при создании промышленных солнечных электрических станций.

Литература 1. Горбунов Н.А., Flamant G. // ЖТФ, 2009. – Т. 79. № 1. – С. 72 – 81.

Кандидат технических наук КЛОЧКОВ Б.Ф.

ВЛИЯНИЕ ЩЕЛЕВЫХ УПЛОТНЕНИЙ НА ДИНАМИКУ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Для предотвращения перетекания нагнетаемой жидкости из полости высокого в полость низкого давления с целью повышения к.п.д. зазоры между ротором и корпусом в таких насосах выполняют малыми и на значи тельной длине. Эти зазоры являются щелевыми уплотнениями и оказывают существенное влияние на динамику ротора [1].

В [1] изложена экспериментально подтверждённая методика расчёта гидростатических сил в щелевых уплотнениях, однако она требует исполь зования номограмм и сложна при переменной рабочей частоте вращения ротора насоса.

Целесообразно ввести понятие коэффициента жёсткости c щелевого уплотнения F c = (1), = где F – радиальная составляющая силы в щелевом уплотнении:

1 b F = l (P1 P2 )1 d 1 ;

(2) µ 2 1 µ4 b d – диаметр ротора в уплотнении;

l – длина уплотнения;

P1, P2 – давление, соответственно, на входе в уплотнение и выходе из него;

b = 0,5 (D – d) – l радиальный зазор;

µ = 1 + ;

= (2 lg(b / t ) + 1,74) ;

t – средняя шерохо 2b ватость (высота выступов микронеровностей) поверхностей деталей щели.

Подставляя (2) в (1) и дифференцируя, получим dl ( P1 P2 )a c= (3), 2b(2 + a ) где a = l / b.

С учетом того, что давление в центробежном насосе в функции от час тоты вращения ротора достаточно точно аппроксимируется квадратичной параболой [1], представим выражение коэффициента жесткости в виде c = k2. (4) Из сопоставления (4) и (3) находим, что dl ( P y P2 y )a k=, 2b(2 + a ) 2 2 y где y – угловая скорость вращения, при которой определены (вычислены либо замерены) давления на входе P1y и на выходе P2 щелевого уплотнения;

P1y, P2y – упомянутые давления.

Существенно, что коэффициент k в формуле (4) постоянен для данного насоса. Таким образом, введённое понятие коэффициента жёсткости щеле вого уплотнения значительно упрощает расчёт динамики ротора центро бежного насоса. Учёт сил, возникающих в уплотнениях, по предложенной формуле (4) является, во-первых, более точным, так как в (4) заложена за висимость давления от скорости вращения, и, во-вторых, легко программи руемым, так как отпала необходимость в использовании номограмм.

Кроме того, введённое понятие коэффициента жёсткости щелевого уп лотнения позволяет сделать важный вывод: учёт силы, действующей в щелевом уплотнении центробежного насоса, равносилен присоединению к ротору отрицательной точечной массы m, помещённой на оси ротора в плоскости уплотнения и численно равной m = -k. Таким образом, мето дика, изложенная в [1], в которой полагается сила в уплотнении восстанав ливающей с постоянным коэффициентом жёсткости, уточнена в указанном выше смысле.

Литература 1. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. – М.-Л.: Машиностроение, 1966.

Кандидат технических наук ГУКЪЯМУХОВ П.М.

КОЛЕБАНИЯ РОТОРНОЙ МАШИНЫ КАК МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ Роторные установки, в которых вращение ротора вокруг собственной оси происходит одновременно с перемещением вдоль этой оси, могут быть рассмотрены как механические системы с двумя степенями свободы [1] (предполагаем связи, наложенные на систему голономными):

d T T = Qx ;

dt x x d T T = Q, dt где Т = 1/2тх2 + 1/2Ix 2 – кинетическая энергия механической системы, x – координата, измеряемая вдоль оси ротора, – угол поворота ротора, m, Ix – соответственно, масса и осевой момент инерции ротора.

Обобщенные силы Qx, Q могут быть определены традиционным для уравнений Лагранжа II рода способом.

Внешнее воздействие на ротор установки могут оказывать вращающий момент – Mrot, силы Pix, Piz – направленные, соответственно, вдоль про дольной оси x, оси z, касательной и расположенной в поперечном сечении ротора, радиуса R.

В результате получим дифференциальные уравнения:

m = Pix ;

I x = M rot + Piz.

Проанализировав решение полученной системы дифференциальных уравнений в различных условиях работы установки получены рекомендации, касающиеся стабилизации внешнего воздействия, сделаны выводы о характере гироскопического эффекта внешних сил, действующих на ротор.

Литература Гукъямухов М.Б., Кельзон А.С. О влиянии дисбаланса заготовки и податливости опор на форму обработанной поверхности // Вибротехника, № 2 (50). Межвузовский тематический сборник научных трудов. – Вильнюс, 1985, с. 39 – 44.

Кандидат технических наук АЛЕКСЕЕВА Н.И.

СИЛЫ ИНЕРЦИИ В ПЛАНЕТАРНЫХ РЕДУКТОРАХ Рассмотрены частные случаи приведения сил инерции в планетарных зубчатых передачах с одним и несколькими зубчатыми колесами.

Доцент ПОТЕХИНА Е.В.

ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ В СРЕДЕ, СИЛА СОПРОТИВЛЕНИЯ КОТОРОЙ ИЗМЕНЯЕТСЯ ПО ЛИНЕЙНОМУ ЗАКОНУ Материальная точка, совершающая колебания в реальных условиях, испытывает сопротивление движению. Сопротивление воздуха при малых скоростях движения тел считают пропорциональным первой степени ско рости, т.е сила сопротивления изменяется по линейному закону.

Дифференциальное уравнение движения материальной точки под дей ствием восстанавливающей силы и силы сопротивления имеет вид:

+ 2nx + k 2 x = 0.

x Для интегрирования данного уравнения составим характеристическое уравнение и найдем его корни. Дискриминант будет отрицательным только в случае малого сопротивления, т.е. когда n k, и, следовательно, общее решение уравнения будет иметь вид x = e nt C1 cos k 2 n 2 t + C 2 sin k 2 n 2 t.

Влияние сил сопротивления на свободные колебания материальной точки выражается в уменьшении амплитуды колебаний с течением времени по экспоненциальному закону, т.е. в затухании колебаний.

Кандидат технических наук, доцент ШАРШИНА Л.М., курсант 4-го курса КЕДРОВА П.Р.

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ГИПОКСИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА Проблемы гипоксии, или кислородного голодания организма, как в хи рургической практике при выключенном внешнем дыхании, так и в прак тической физиологии в таких профессиях как подводники, шахтеры и кос монавты.

Результаты большого количества экспериментов говорят о влиянии магнитных полей на гипоксию [1], [2]. Противоречивость результатов зави сит от интенсивности, величины и длительности воздействия постоянного или переменного магнитного поля на биологический объект.

Рис. 1. Изменение степени насыщения артериальной и венозной крови кислородом В докладе рассмотрены исследования, проведенные в системе искус ственного кровообращения при наложении постоянного магнитного поля определенной величины и длительности на магистраль экстракорпорально го шунта [3]. При этом наблюдалось удлинение сроков переносимости смертельной гипоксии в 2 раза, что говорит о влиянии магнитного поля на оксигенацию крови [4]. На рис. 1 показано изменение степени насыщения артериальной (а) и венозной (в) крови кислородом от времени гипоксии без воздействия магнитного поля (1) и при его воздействии во втором цикле гипоксии (2).

Эти факты свидетельствуют о запасании дополнительного кислорода при омагничивании крови перед оксигенацией, о воздействии магнитного поля на гемоглобин, как дыхательный пигмент крови, приводя его в актив ное состояние.

Изучение механизма действия постоянного магнитного поля на кровь, определение оптимальных параметров воздействия для достижения макси мального антигипоксического влияния этого действия необходимы для внедрения магнитных полей в практику терапии гипоксических состояний.

Литература 1. Материалы 3-го Всесоюзного симпозиума «Влияние магнитных полей на биологиче ские объекты». – Калининград, 1975.

2. Холодов Ю.А. Магнетизм в биологии. – Москва, 1970.

3. Жерновой А.И., Шаршина Л.М. и др. Влияние магнитного поля на оксигенацию крови // Медбиоэкономика. –1991. – № 10.

4. Жерновой А.И., Шаршина Л.М. Эффект удлинения сроков переносимости смертель ной гипоксии при экстракорпоральном воздействии магнитного поля на кровь // БЭБИМ.– 1993. – № 1. – С. 17 – 20.

Кандидат технических наук, доцент ШАРШИНА Л.М., курсант 4-го курса БАБУРИН О.Н.

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА КРОВИ Большое число исследований посвящено изучению влияния магнитно го поля на организм, что связано с действием природного магнетизма [1] и касается взаимоотношений между клетками и непосредственно окру жающей средой. Эксперименты проводились с биологической жидкостью кровью, как легко выделяемой субстанцией и сохраняющей целостность клетки [2].

В докладе рассмотрен механизм транспортной, дыхательной функции крови как движение кислорода по направлению градиента давления PO в результате обычной диффузии [3].

Классическая кривая зависимости степени насыщения гемоглобина кислородом SO2 от парциального давления PO2 крови показана на рис. 1.

Рис. 1. Кривая насыщения гемоглобина крови [4] Действие магнитного поля на кровь вызывает сдвиг этой кривой влево или вправо, что является следствием реакции гемоглобина, переходящего в активную форму.

Переход гемоглобина из R-формы, обладающей меньшим магнитным моментом к форме Т, обладающей большим магнитным моментом, изменя ет кислотность среды – pH и способность связывать кислород, то есть из меняет конформационные и функциональные особенности гемоглобина [5].

Результаты исследований применимы при создании приборов контро ля параметров крови и безлекарственной терапии.

Литература 1. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь – М.: Мысль, 1973.

2. Шинкаренко Н.В. Перенос кислорода в живых организмах и возможные пути имита ции этого процесса: монография – Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 3. Блюменфельд Л.А. Гемоглобин и обратимое присоединение кислорода. – М.: Наука, 1957.

4. Ноздрачев А.Д. Общий курс физиологии человека и животных. – Кн. 2, 1991.

5. Вопросы аномальной науки и техники // Физика ядерных реакторов, 2002. – № 1/2. – С. 144 – 150.

Курсант 1-го курса ГАЛИЕВ Г.А.

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ Кислотные осадки – один из основных источников загрязнения окру жающей среды. Кислотные соединения – это преимущественно производ ные оксидов серы и азота. Они образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бакте рий. Но все же основными источниками оксидов серы и азота являются выхлопные газы автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, пла вильных печей и др.

Систематические наблюдения показывают, что в некоторых местах выпадают осадки, приближающиеся по кислотности к столовому уксусу.

Масштабы ущерба от кислотных осадков остаются пока предметом дискус сий, но ясно, что они огромны. Выявляются новые формы проявления та ких осадков. Если вначале оценивался вред, приносимый кислотными дож дями преимущественно озерным и речным экосистемам, то в дальнейшем стали анализироваться и учитываться такие последствия кислотных осад ков, как повреждение зданий, мостов и других сооружений. Труднее всего оценить непосредственное влияние кислотных осадков на здоровье челове ка.

Сравнительно высокий уровень кислотных загрязнений дают электро станции, работающие на угле, содержащем серу в большой концентрации.

Сера окисляется в газообразный диоксид и в таком виде выбрасывается из дымовых труб. Перемещаясь в атмосфере, диоксид медленно реагирует с водой, образуя серную кислоту. Образовавшийся серный кислотный оса док может выпасть на почву не только рядом с потребителем угля, но и унестись ветром за сотни километров от него. Один из возможных способов предотвращения выброса таких загрязнений – применение хими ческих газоочистителей, в которых вредные вещества растворяются и вы водятся в осадок или поглощаются.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.