ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

АДМИНИСТРАЦИЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

13-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ 

КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ 

И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 

«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» 

ТРУДЫ 

Том 3 

г. Томск, 26-30 марта 2007 г.

XII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» 

УДК 62.002.(063) 

Д3 

УЧРЕДИТЕЛИ КОНФЕРЕНЦИИ: 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

АДМИНИСТРАЦИЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

XIII Международная научно-практическая конференция студентов, 

аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», 26 – 

30 марта 2007 г. Труды в 3-х т. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007 – Т.3.– 400 с. 

Сборник содержит доклады XIII Международной научно-практической 

конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника 

и технологии». Все статьи разделены по секциям: электроэнергетика; 

приборостроение; технология, оборудование и автоматизация 

машиностроительных производств; электромеханика; системы и приборы 

медицинского назначения; материаловедение; информатика и управление в 

технических системах; физические методы в науке и технике; контроль и 

управление качеством; теплоэнергетика; дизайн и технология обработки 

материалов; круглый стол “философия техники”; круглый стол “проблемы 

организации научно-технического творчества молодежи”. 

Сборник представляет интерес для специалистов, исследователей в сфере 

материаловедения, машино- и приборостроения, энергетики, а также контроля 

и управления качеством. 

УДК 62.002.(063) 

2

СОСТАВ ПРОГРАММНОГО КОМИТЕТА КОНФЕРЕНЦИИ 

1. Похолков Ю. П. д.т.н., профессор, ректор, председатель оргкомитета 

2. Власов В. А. д.ф.-м.н., профессор, проректор по HPиИ, сопредседатель 

оргкомитета 

3. Дмитриенко В. П. к.т.н., доцент, зам. проректора по НРиИ, сопредседатель оргкомитета 

4. Зольникова Л. М. зав. отделом организации НИР молодых ученых и студентов НУ, 

ученый секретарь конференции 

5. Негруль В. В. к.ф.-м.н., директор ИТЦ НУ 

6. Сидорова О. В. ведущий специалист отдела организации НИР молодых ученых и 

студентов НУ 

7. Кайрова Н. Н. ведущий специалист отдела организации НИР молодых ученых и 

студентов НУ 

8. Сивков А. А. д.т.н., профессор каф. ЭСПП ЭЛТИ, председатель 

секции №1 

9. Космынина Н. М. к.т.н., начальник отдела ОНИР СиМУ ЭЛТИ, сопредседатель секции 

№1 

10. Вотяков В. Ф. к.т.н., доцент каф. ИИТ ЭФФ, председатель секции №2 

11. Темник А. К. к.т.н., зав. отд. НИИ ИН, сопредседатель секции №2 

12. Гюнтер С. В. инж. каф. ИИТ ЭФФ, зам. председателя секции № 2 

13. Замятин В. М. к.т.н., зав. каф. ТПМ МСФ, председатель секции №3 

14. Мойзес Б. Б. к.т.н., доцент каф. АРМ МСФ, сопредседатель секции №3 

15. Соколов А. П. к.т.н., доцент каф. ТПМ МСФ, сопредседатель секции №3 

16. Муравлев О. П. д.т.н., профессор каф. ЭМА ЭЛТИ, председатель секции №4 

17. Дементьев Ю.Н. к.т.н., доцент, зав. каф. ЭМА ЭЛТИ, сопредседатель секции №4 

18. Евтушенко Г.С. д.т.н., профессор, декан ЭФФ, председатель секции №5 

19. Пеккер Я. С. к.т.н., профессор, зав. каф. БМК СГМУ, сопредседатель секции №5 

20. Аристов А. А. к.т.н., ст.преподаватель каф. ПМЭ ЭЛТИ, сопредседатель секции №5 

21. Слосман А. И. д.т.н., профессор каф. ММС МСФ, председатель секции №6 

22. Егоров Ю. П. к.т.н., зав. каф. ММС МСФ, сопредседатель секции №6 

23. Зенин Б. С. к.т.н., доцент каф. ММС МСФ, сопредседатель секции №6 

24. Малышенко А. М. д.т.н., проф., зав. каф. ИКСУ АВТФ, председатель секции №7 

25. Триханова Н. В. к.т.н. доцент каф. ВТ АВТФ, сопредседатель секции №7 

26. Рудницкий В. А. к.т.н., доц. каф. ИКСУ, сопредседатель секции № 7 

27. Потылицын А. П. д.ф.-м.н., проф., зав. каф. ПФ ФТФ, председатель секции №8 

28. Вергун А. П. д.ф.-м.н., профессор каф. ТФ ФТФ, сопредседатель секции №8 

29. Крючков Ю. Ю. д.ф.-м.н. проф. каф. ОФ ЕНМФ, сопредседатель секции №8 

30. Кулешов В. К. д.т.н., профессор, председатель секции № 9 

31. Филатов И. С. д.т.н., профессор каф. ФМПК ЭФФ, сопредседатель секции №9 

32. Калиниченко А. Н. ассистент каф. ФМПК ЭФФ, зам. председателя секции № 9 

33. Кузнецов Г. В. д.ф.-м.н., профессор каф. ТГМ ТЭФ, председатель секции №10 

34. Логинов В. С. д.ф.-м.н., зав. каф. ТГМ ТЭФ, сопредседатель секции № 10 

35. Молодежникова Л.И ст. преподаватель каф. ТПТ ТЭФ, зам. декана, сопредседатель 

секции №10 

36. Кухта М. С. д.ф.н., проф. каф. АРМ МСФ, председатель секции № 11 

37. Крауиньш Д. П. к.т.н., доц. каф. АРМ МСФ, сопредседатель секции № 11 

38. Степанов А. А. д.ф.н., профессор каф. философии ТГПУ, председатель круглого 

стола «Философия техники» 

39. Гужавина О. Б. к.филос. н., асс. ТГПУ, сопредседатель круглого стола «Философия 

техники» 

40. Муравлева О. О. к.т.н., доцент каф. ЭМА ЭЛТИ, координатор по международной 

деятельности конференции 

41. Гребенников В. В. ст. преподаватель каф. ПМЭ ЭФФ 

42. Маслова С. В. ст. преподаватель каф. СОЦ ГФ 

3


ОГЛАВЛЕНИЕ 

СЕКЦИЯ №8 

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ 

МОНТЕ‐КАРЛО МОДЕЛИРОВАНИЕ 

ПРОХОЖДЕНИЯ ФОТОНОВ В ПОЛУБЕСКОНЕЧНОЙ 

ДИФФУЗНО‐РАССЕИВАЮЩЕЙ СРЕДЕ 

АГЕЕВА Е.П., ЦИПИЛЕВ В.П., ЯКОВЛЕВ А.Н…………………..14 

РАСЧЕТНО‐ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 

СЕЧЕНИЙ РЕАКЦИЙ (Γ, N), ПРОТЕКАЮЩИХ В 

ОБЛУЧЕННОМ ЯДЕРНОМ ТОПЛИВЕ 

БЕДЕНКО С.В., МЕЛЬНИКОВ К.В., ШЕЛЕПОВ Е.Н., 

ШАМАНИН И.В…………………………………………………………16 

ФОРМИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО‐УГЛОВЫХ 

РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ИК В ТОНКИХ КРИСТАЛЛАХ 

БОГДАНОВ О.В………………………………………………………….18 

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ УПОРЯДОЧЕННОСТИ 

МЕЗОГЕННЫХ МОЛЕКУЛ ПРИ ТЕМПЕРАТУНЫХ 

ОТЖИГАХ 

БРАТУХИН С.М., ПАК В.Г., АГЕЛЬМЕНЕВ М.Е………………..20 

УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗОТБОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ 

НАНОЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ 

БУРДОВИЦЫН А.Н., СЕРЕБРЕННИКОВ В.С., ПАНКОВ А.В….22 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ 

РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ, ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ 

РАСТВОРОВ И РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ 

ПРОБЛЕМ. 

ВЛАСОВ А.В., ВЕРГУН А.П…………………………………………..24 

СЛОЙ ЖИДКОСТИ СО СВОБОДНОЙ 

ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИ ВИБРАЦИЯХ КРУГОВОЙ 

ПОЛЯРИЗАЦИИ 

ВЯТКИН А.А., ИВАНОВА А.А……………………………………….26 

ГОРЕНИЕ СИСТЕМЫ NI‐AL В ПЕРЕМЕННОМ 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ 

ГАББАСОВ Р.М., КИРДЯШКИН А.И……………………………….29 

АСИММЕТРИЯ ФОТООБРАЗОВАНИЯ 

ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ПИОНОВ ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ 

ФОТОНАМИ НА ТЕНЗОРНО ПОЛЯРИЗОВАННЫХ 

ДЕЙТРОНАХ 

ГАУЗШТЕЙН В. В., ОСИПОВ А. В., СИДОРОВ А. А……………31 

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА 

ЦЕНТРИФУЖНЫХ КАСКАДОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ 

УРАНА 

ГОЛДОБИН Д.Н., ОРЛОВ, А.А., СКОРЫНИН Г.М…………….33 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВА В СЛОИСТЫХ 

СРЕДАХ 

ГОЛОДНИКОВ В.В., КУЗНЕЦОВА Н.С., ПАНОВ В.А…………..34 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕСОВ ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ 

ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДАХ В 

СЛОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ, 

ПОМЕЩЕННОЙ В ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ 

ДАНИЛЕНКО Н.Б., ФРАНЦИНА Е.В……………………………….36 

ВЛИЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА‐ 

ИЗЛУЧЕНИЙ НА СКОРОСТЬ ГОРЕНИЯ СМЕСЕВЫХ 

КОМПОЗИЦИЙ 

ДИМАКИ И.В., КОРОТКИХ А.Г., САМУСЕВ В.Ф……………….38 

ИЗУЧЕНИЕ ФОТОСОРБЦИОННЫХ СВОИСТВ 

ОКСИДА МАГНИЯ ФОТОМАНОМЕТРИЧЕСКИМ 

МЕТОДОМ 

ЕКИМОВА И.А…………………………………………………………..40 

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ 

РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В НИТЕВИДНЫХ 

КРИСТАЛЛАХ КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ 

ЕРМАКОВ С.А., ДРОЖЖИН А.И., ЕРМАКОВ А.П……………..42 

ПРИМЕНЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ НИТЕВИДНЫХ 

КРИСТАЛЛОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ 

ЕРМАКОВ С.А., ДРОЖЖИН А.И., ЕРМАКОВ А.П…………….45 

О ВЛИЯНИИ ДЛИНЫ ЭМИССИОННОГО КАНАЛА НА 

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАЗМЕННОГО ИСТОЧНИКА 

ЭЛЕКТРОНОВ В ФОРВАКУУМНОМ ДИАПАЗОНЕ 

ДАВЛЕНИЙ 

ЖИРКОВ И.С., САТИН А.Н………………………………………….48 

ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 

ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА «МЕТЕОРИТ‐3» 

(КРАСНОЯРСКИЙ КРАЙ) НА ОКРУЖАЮЩУЮ 

СРЕДУ 

ЗАМЯТИНА Ю.Л………………………………………………………..50 

ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОМ 

ЦИЛИНДРЕ, СОВЕРШАЮЩЕМ КРУГОВЫЕ 

КАЧАНИЯ 

ЗВЕЗДИН Ф.А., КОЗЛОВ В.Г…………………………………………52 

НОВЫЙ СПОСОБ РАСЧЕТА КОНСТАНТ 

РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА 

МОНОЯДЕРНЫХ ИОНОВ АЛЮМИНИЯ 

ИКОННИКОВА К.В……………………………………………………..54 

4

ВЗАИМОСВЯЗЬ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ 

МОДИФИКАЦИЙ AL 2 O 3 С КИСЛОТНО‐ 

ОСНОВНЫМИ СПЕКТРАМИ РЦА 

ИКОННИКОВА К.В……………………………………………………..56 

ИЗМЕНЕНИЕ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА МАГНИЯ В 

ПРОЦЕССЕ ЗОННОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ 

MGCL 2 ⋅6H 2 O 

ИНДЫК Д.В., ЕГОРОВ Н.Б., ЦЕПЕНКО Е.А……………………..58 

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ПРОТЯЖЕННОГО ПОЛОГО 

КАТОДА НА ПАРАМЕТРЫ РАЗРЯДА И 

ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКА 

ЛЕНТОЧНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА 

КЛИМОВ А.С., СТЕПАНОВ П.С……………………………………..60 

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК 

НАПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА 

КОМПЬЮТЕРНО‐МИКРООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 

ЛУГОВИЦКАЯ Т.Н., НАБОЙЧЕНКО С.С.,ДЮРЯГИНА А.Н……62 

РОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПРОДАНА В 

ОПРЕДЕЛЕНИИ ВОЗМОЖНЫХ ЦЕНТРОВ 

ОБРАЗОВАНИЯ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ 

ЛУКАШЕВСКАЯ А.А., ЖАРКОВА О.М…………………………….64 

ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА НА ЗАЖИГАНИЕ 

КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА ГОРЯЧЕЙ 

ЧАСТИЦЕЙ С КОНЕЧНЫМ ЗАПАСОМ ТЕПЛА 

МИКОВА Е.А., БУРКИНА Р.С……………………………………….66 

МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА 

САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ 

ГЕКСАФЕРРИТОВ С W‐СТРУКТУРОЙ 

МИНИН Р.В., ГАББАСОВ Р.М………………………………………68 

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 

ПЛАЗМОПОДОБНОЙ КОНЦЕПЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ 

КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 

НЕВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 

НИКИФОРОВА У.И., БУБЕЕВА И.А., ТАНГАНОВ Б.Б………….71 

ОБРАЗОВАНИЕ ОТКОЛЬНОЙ КАВЕРНЫ ПРИ 

ЭЛЕКТРОВЗРЫВЕ В ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ 

ПАНОВ В.А., КУЗНЕЦОВА Н.С., ГОЛОДНИКОВ В.В…………..73 

ИССЛЕДОВАНИЕ УВЛЕЧЕНИЯ АТОМОВ КРЕМНИЯ 

«ВАКАНСИЯМИ», ВОЗНИКАЮЩИМИ В РАСПЛАВЕ 

АЛЮМИНИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ 

ИОННО‐ЭЛЕКТРОННЫМ ПОТОКОМ 

ПАРАНИН В.Д., КОЛПАКОВ В.А., МОКЕЕВ Д.А………………75 

ЭКОЛОГО‐МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ 

АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС И ИХ РЕШЕНИЯ 

ПОДГУРСКАЯ О. И., ДЕМИДЕНКО И. А………………………….77 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ДИАПАЗОНА 

ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ИСТОЧНИКА С 

ПОЛЫМ КАТОДОМ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ 

ПРОХОРОВА А.А., МЕДОВНИК А.В……………………………….79 

КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ 

ИНФОРМАЦИИ ИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ 

РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА 

РУСАНОВ М.П., ЕВДОКИМОВ А.А., БОЯРКО Е.Ю……………81 

ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДНЫХ 

РАСТВОРАХ АЦЕТАТА ЛИТИЯ 

СЕРЕБРЕННИКОВ В.С., БУРДОВИЦЫН А.Н., МИКИША Ю….83 

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В РАССЛАИВАЮЩИХСЯ 

СИСТЕМАХ 

ТЮЛЮБАЕВ З.М., ШАГАЛОВ В.В., ГАЙДАЙ И.В……………..85 

КОМПЬТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 

НАПРАВЛЕННОГО ПОИСКА СИСТЕМ С 

МАКСИМАЛЬНЫМИ ЭФФЕКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ 

ИЗОТОПОВ 

ХАРИН С.С., ВЕРГУН А.П…………………………………………….87 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И 

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В 

ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КАСКАДАХ ПРИ 

НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ 

ЧУПРОВ А.В., ВЛАСОВ В.А., ТИМЧЕНКО С.Н., 

ЩЕРБИН В.А……………………………………………………………89 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 

ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ 

РАДОНА В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ 

ШЕСТАК А.П…………………………………………………………….91 

КОРОТКОЖИВУЩЕЕ ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В 

CAF 2 ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ОБЛУЧЕНИИ 

ЭЛЕКТРОНАМИ 

ШИШЛЯННИКОВА И. В., ОБУХОВА Е. Е., ШТАНЬКО В.Ф….93 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И 

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОЙ 

ЦЕНТРИФУГИ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ 

УРАНА С ПОМОЩЬЮ НЕЙРОСЕТЕЙ 

ЩЕРБИН В.А., ТИМЧЕНКО С.Н., ЧУПРОВ А.В., 

ВЛАСОВ В.А……………………………………………………………..95 

5



КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ 

ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ 

ДИАГНОСТИЧЕСКОГО МЕТОДА SWOT‐АНАЛИЗА 

НА ПРЕДПРИЯТИИ 

АЛЕКСЕЕВ Е.М., АСТЁН И.Е., МОЛЧАНОВА Е.Д………………98 

ЗАДАЧИ НОРМАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 

ЭКСПЕРТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ 

УСЛУГ 

АРЖИТОВА И.Н., ХАМХАНОВА Д.Н., ЖАРГАЛОВ 

Б.С………100 

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА 

ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ 

БАРАНОВСКИЙ Н.В., КУЗНЕЦОВ Г.В……………………………102 

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА 

ПРИРОДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ЛЮДЕЙ 

ВЫЧУЖИНА О.Т., ВЫЧУЖИН Т.А………………………………..104 

ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ 

ИСКОПАЕМЫХ 

ВЫЧУЖИНА О.Т., ВЫЧУЖИН Т.А………………………………..106 

УЗКОКОЛЛИМИРОВАННАЯ СИСТЕМА 

ПОСЛОЙНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ 

КОМПТОНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ 

ГАО ФАН, КАПРАНОВ.Б.И…………………………………………108 

УТИЛИЗАЦИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 

ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ СИНТЕЗА МАГНИТНЫХ 

ЖИДКОСТЕЙ 

ЕРЕХИНСКАЯ А.Г., КАЛАЕВА С.З., ЛАДЫГИНА О.В…………109 

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ 

МИКРОПРИМЕСЕЙ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ 

СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИАЦИОННО‐ 

ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОРИСТЫХ 

ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ 

ЗУБКОВА О.А………………………………………………………….112 

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ТЕЧЕИСКАНИЯ 

ИВАННИКОВ О.Н., ОГЛЕЗНЕВА Л.А…………………………….114 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ К 

УЧЕБНОМУ ПОСОБИЮ «РАДИАЦИОННЫЙ 

КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА. МАГИСТЕРСКИЙ 

КУРС» 

КАЗАКОВА Е. В., ЕФИМОВ П. В………………………………….116 

АНАЛИЗ НОРМАТИВНО‐ТЕХНИЧЕСКИХ 

ДОКУМЕНТОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ 

ПО МАГНИТНОМУ КОНТРОЛЮ В МЕТАЛЛУРГИИ 

КАЛАШНИКОВА С.О., ТОЛМАЧЕВ И.И…………………………118 

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ 

МАГНИТОПОРОШКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ 

КАЮМОВ Р.Н., ПРОХОРОВ В.В., ТОЛМАЧЕВ И.И………….120 

К ОЦЕНКЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ В БЕНЗИНАХ 

ПРИ КОНТРОЛЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА 

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ КАЧЕСТВА 

КЛИМОВА Е.С., РЕУТОВА Г.А., КУРГАН Е.В………………….122 

ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ 

ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ 

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

КОВТУН Т. В., КАЛИНИЧЕНКО Н. П……………………………..124 

УЛУЧШЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ 

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 

КРИВЦОВА (КОМАРОВА) Е.С., РУВИНСКИЙ О.Е…………….126 

ОБЩЕСТВЕННО‐ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА 

КАЧЕСТВА ВЫПУСКНИКОВ ВУЗОВ 

КРЫЛОВА Е.В., КАЛАШНИКОВ Н.П…………………………….128 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПО 

ИЗУЧЕНИЮ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЯНОЙ И 

ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ВИЗУАЛЬНЫЙ И 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ 

НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 

КУПРИЯНОВА М.В., КАЛИНИЧЕНКО Н.П……………………..132 

ОБНАРУЖЕНИЕ СКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГАЗО‐ И 

ПРОДУКТОПРОВОДАХ РАДИОВОЛНОВЫМ 

МЕТОДОМ 

КУРЦЕВИЧ С.С., ШИЯН В.П……………………………………….134 

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ТЕСТОВ НА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ 

ИСПЫТАНИЯХ ПО ИНФОРМАТИКЕ В ТПУ, 2006 

ГОД 

ЛЕПУСТИН А.В., КАЦМАН Ю.Я………………………………….136 

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВИЗУАЛЬНОГО И 

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ 

СПЕЦИАЛИСТОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ОПАСНЫХ 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ 

МАРТЮШЕВА Н.В., КАЛИНИЧЕНКО Н.П………………………138 

ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ 

РЕЙТИНГОВЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ 

ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ВУЗА 

МАТЮШЕНКОВА Н.А., ШАПОВАЛОВ А.В…………………….140 

6

ОБ ОРГАНИЗАЦИИ И ПОРЯДКЕ ПРОВЕДЕНИЯ 

ЭКСПЕРТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КАЧЕСТВА 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ 

МАХОВА Ю.Ж., ХАМХАНОВА Д. Н……………………………..143 

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИИ 

ПРОЦЕССА ПИКЕЛЕВАНИЯ В МЕХОВОЙ 

ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

МЕДВЕДЕВА Е.Г., ШАЛБУЕВ Д.В………………………………..145 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ 

ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ПОСЕЛКА 

УЛУ‐ЮЛ 

НИККЕЛЬ П.В., СИНОГИНА Е.С., ЕКИМОВА И.А……………146 

РАЗРАБОТКА КОНТРОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ 

ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ СПЕЦИАЛИСТОВ МАГНИТНОГО 

И ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ 

УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

НОСКОВА Е.Г., ТОЛМАЧЕВ И.И………………………………….148 

АНАЛИЗ НОРМАТИВНО‐ТЕХНИЧЕСКОЙ 

ДОКУМЕНТАЦИИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ 

СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ВИХРЕТОКОВОМУ 

КОНТРОЛЮ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЯНОЙ И 

ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

ПЕРЕВАЛОВА Ю.Н., ТОЛМАЧЕВ И.И…………………………151 

АНАЛИЗ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО 

ВИЗУАЛЬНОМУ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМУ КОНТРОЛЮ 

ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ СПЕЦИАЛИСТОВ, 

РАБОТАЮЩИХ НА ОБЪЕКТАХ ГОРНОРУДНОЙ 


ПОЗДНЯКОВА Ю.Л., КАЛИНИЧЕНКО Н.П…………………….153 

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ 

СОЕДИНЕНИЙ ГАЗОСЕПАРАТОРА ГС1‐2,5‐600‐1, 

РАСПОЛОЖЕННОГО НА АГНКС‐1 ООО 

«ТОМСКТРАНСГАЗ» 

ПОПЕНЕВСКАЯ О.Ю., КАПРАНОВ Б.И………………………….155 

РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТИРОВАННОЙ 

ПРОЦЕДУРЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКЦИИ 

ПОПОВА М.А., НЕЛИНА В.В……………………………………..156 

СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА СТАТИСТИЧЕСКОГО 

ПРИЕМОЧНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКИИ 

НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО 

КОМПЛЕКСА 

ПРЕЛОВСКАЯ М. И., СЫРЕМПИЛОВА С. Г…………………….158 

ИССЛЕДОВАНИЯ СЕПАРАЦИОННЫХ 

ХАРАКТЕРИСТИК ЦИКЛОНА НА СВЯЗНЫХ ПЫЛЯХ 

РАЗВА А.С………………………………………………………………161 

ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС И МЕТОД 

ОЦЕНКИ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ НА 

ОСНОВЕ АНАЛИЗА АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫХ 

ФУНКЦИЙ 

САВЕЛЬЕВ К.В., ФРОЛОВ О.И., АБРАМОВ А.Д……………..163 

ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ОРГАНИЗМА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КАЧЕСТВА 

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

САФОНОВА С.В., КУЛИКОВА Н.В., СУХОВА М.Г……………165 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОЦЕНКИ 

КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ (НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ 

«ВАРИАНТ 1») 

СЕМЁНОВ Д.Е., ОБЛУПИН А.Г……………………………………167 

РАЗРАБОТКА БЛОКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО 

СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ КОМПТОНОВСКОЙ 

ТОМОГРАФИИ 

СИЛАНТЬЕВ Н.И., КАПРАНОВ Б.И………………………………169 

ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ 

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ВОЛОКНИСТОГО 

СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО 

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 

СМИРНОВА Г.В., ВОЛОКИТИН Г.Г., ЛЫСАК И.А……………171 

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ 

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН В ГНУТОЙ ЧАСТИ ТРУБЫ 

ПАРОПРОВОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 

СМОЛИНА Л.С………………………………………………………..173 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 

ХАРАКТЕРИСТИК РАДИАЦИОННОГО ВЛАГОМЕРА‐ 

ПЛОТНОМЕРА 

СОСНОВ А.Ю., ЕФИМОВ П.В…………………………………….175 

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ 

КАЧЕСТВА ЭРИ МЕТОДАМИ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО 

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 

ТИМУК В.Н., ШЕРЕМЕТ А.В………………………………………176 

ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИСКЛЮЧЕНИЯ 

НЕТРАНЗИТИВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В РЕЗУЛЬТАТЫ 

ЭКСПЕРТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ 

УСЛУГ 

ЩЕГЛОВСКАЯ А.А., ШАРАПОВА С.М., 

СЫРЕМПИЛОВА С.Г…………………………………………………178 

МОДЕЛЬ СПЕЦИАЛИСТА КАК ОСНОВА ДЛЯ 

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ОБРАЗОВАНИЯ 

ЯНУШЕВСКАЯ М.Н., КУЛЕШОВ В.К…………………………….180 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВНУТРЕННИХ АУДИТОВ В 

ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СФЕРЫ 

ЯСТРЕБОВ М.А., РУВИНСКИЙ О.Е………………………………182 

7



ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

ОЦЕНКА НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ 

ТРАНСПОРТЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОТ 

КЕМЕРОВСКОЙ ТЭЦ. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ 

ГРАФИКОВ ОТПУСКА ТЕПЛА ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ 

КАЧЕСТВЕННОМ РЕГУЛИРОВАНИИ 

АСТАХОВ Я.В., ВИЛЕСОВ Д.Н., МОЛОДЕЖНИКОВ П.П…..186 

АНАЛИЗ ТЕПЛОВОГО ХОЗЯЙСТВА ЗАО «ТОМ‐ 

МАС» 

БАКУЛИНА Д.Ю., ОРЛОВА Л.В., 

МОЛОДЕЖНИКОВА Л.И……………………………………………188 

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ УГОЛЬНЫХ ТЭС 

ГЕРМАНИИ В УСЛОВИЯХ СТАНОВЛЕНИЯ РЫНКА 

СО 2 ‐СЕРТИФИКАТОВ В ЕВРОСОЮЗЕ 

ВОРОБЬЕВА Т.А., АНТОНОВА А.М………………………………190 

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ 

ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ЛИТЬЕ АЛЮМИНИЕВЫХ 

СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ 

КРИСТАЛЛИЗАТОР 

ГАВРИЛОВ В.В., МИХАЙЛОВ Д.А., СЕРГЕЕВ Н.В……………192 

УТОЧНЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОГО РЕШЕНИЯ 

УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА 

ПЕРЕХОДНОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА НАГРЕВА ШАРА 

ГОРОДОВ Р.В., КУЗЬМИН А.В……………………………………195 

ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ ЗАБАЙКАЛЬСКИХ УГЛЕЙ 

НА ОБЪЕКТАХ ЖКХ 

ГОРЯЧИХ Н.В., БАСС М.С., МИРОШНИКОВ С.Ф……………197 

СРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ И КОНВЕКТИВНОЙ 

ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В УСТАНОВКАХ 

ЭЛЕКТРООБОГРЕВА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ 

ПОМЕЩЕНИЙ 

ДОРОФЕЕВА Д.Ю., ШЕГОРАКОВА О.С., ЛАПИЦКИЙ А.Г…200 

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСАЖДЕНИЯ ЧАСТИЦ С УЧЕТОМ 

ИХ УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 

МАТВИЕНКО О.В., ЕВТЮШКИН Е.В…………………………….203 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ 

ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОТЕЛЬНОМ 

АГРЕГАТЕ 

КЛЕР А.М., ЖАРКОВ П.В………………………………………….205 

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ 

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НА ОАО «ТОМСКОЕ 

ПИВО» 

ЖАРКОВА Т.С., ДЕЛЬ М.В., МОЛОДЕЖНИКОВА Л.И…….207 

МАГНЕТРОННАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НА 

ЖИДКОФАЗНЫХ И ТВЕРДЫХ МИШЕНЯХ В 

СОЧЕТАНИИ С ВНЕШНИМ ПУЧКОМ УСКОРЕННЫХ 

ИОНОВ 

ЖУКОВА М.А., ТРЕТЬЯКОВ Р.С………………………………….208 

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ 

ТУРБОАГРЕГАТОВ В СХЕМАХ ПОДГОТОВКИ И 

ОТПУСКА СЕТЕВОЙ ВОДЫ С ОТКРЫТОЙ 

СИСТЕМОЙ ВОДОРАЗБОРА 

ЗАЛОМИХИН В.А., КАЛУГИН Б.Ф……………………………….210 

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ 

ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛЛОВ 

ИВАНОВ В.Е., ГУНЬКО С.А., КОЧЕТКОВ А.Е., 

НАТАРЕЕВ С.В…………………………………………………………212 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ 

БРОЖЕНИЯ НА ОАО «ТОМСКОЕ ПИВО» 

КАЛАЧЕВА Т. В., ТРИБУНСКАЯ А.И., 


РАСЧЕТ НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ 

ХАРАКТЕРИСТИК ОРЕБРЕННЫХ ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 

ГОЛДАЕВ С.В., КОВАЛЕВ М.В……………………………………216 

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ 

МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК 

ГЛАДКОТРУБНЫХ ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 

ГОЛДАЕВ С.В., КОВАЛЕВ М.В……………………………………218 

ПРЕДBАРИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 

ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 

КОЧЕГАРОВ Д.В., ЛОГИНОВ В.С. , ЯНГУЛОВ В.С…………..220 

ПЕРЕРАБОТКА ШЛАКОВ УГОЛЬНОЙ 

ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ПОМОЩЬЮ 

ГИДРОДИФТОРИДА АММОНИЯ 

КРАЙДЕНКО Р.И………………………………………………………222 

АНАЛИЗ СПОСОБОВ УТИЗИЗАЦИИ 

ЗОЛОШЛАКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 

КУЛЕШ Р.Н., ЮНУСОВ Р.И. ФОМИН Е.А…………………….224 

РАЗРАБОТКА УЧЕБНО‐ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО 

ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 

«МИКРОКОНТРОЛЛЕРНАЯ СИСТЕМА 

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ» НА БАЗЕ 

ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СЛОЖНОГО ТЕПЛОВОГО 

ОБЪЕКТА 

ЛЕВЕНЦОВА М.А., ТЫЧИНИН Е.В., ГАЛИУЛЛИН Р.Ш…….225 

8

ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ 

ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ В ЮЖНОЙ ЯКУТИИ 

ЛИТВИНЕНКО А.В…………………………………………………….227 

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПЛАСТИНЫ 

ИЗ КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПОД 

ДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ 

ГЕТЕРОГЕННОЙ СТРУИ 

МАСЛОВ Е.А…………………………………………………………..229 

СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ 

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН И СТРУКТУРОЙ 

ИССЛЕДУЕМОГО МЕТАЛЛА 

МЕДЕНКОВ А.А.,ОЛЕСЮК О.В., ПЕТРОВ В.И……………….231 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 

ВЫСОКООГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В 

КАЧЕСТВЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 

МИХАЙЛОВ Д. А., МИХАЙЛОВ К. А……………………………233 

ОЦЕНКА НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ 

ТРАНСПОРТЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОТ 

КЕМЕРОВСКОЙ ТЭЦ 

МУРСАЛИМОВА А.Х…………………………………………………235 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 

АБС‐СОПОЛИМЕРОВ 

НАТАРЕЕВ А.С…………………………………………………………237 

АНАЛИЗ ТОЛЩИНЫ ОТЛОЖЕНИЙ В ТРУБКАХ 

СЕТЕВОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ 

КОНТРОЛЯ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ 

ПЕСКОВСКИЙ А.А., МАРЬЯСОВ К..Е, ГАЛАШОВ Н.Н………239 

АНАЛИЗ МЕТОДИК РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА В 

СЕТЕВЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ 

ПЕСКОВСКИЙ А.А., ВОРОНИНА О.В. , ГАЛАШОВ Н.Н…….241 

ПРИМЕНЕНИЕ ОСВЕТВЛЕННОЙ ВОДЫ СИСТЕМЫ 

ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ ТРУБ 

ВЕНТУРИ 

ПЕТИН В.В., МИРОШНИКОВ С.Ф., ИВАНОВ С.А……………243 

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ 

АППРОКСИМАЦИИ ОБЪЕКТОВ 

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 

ПИСАРЕВ А.В………………………………………………………….245 

ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 

ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОТРУБОПРОВОДОВ 

ВО ВНЕШТАТНЫХ УСЛОВИЯХ 

ПОЛОВНИКОВ В. Ю………………………………………………….247 

ВЫРАБОТОЧНЫЕ СВОЙСТВА МЕДИЦИНСКОГО 

ТАРНОГО СТЕКЛА 

ПОНОМАРЕВА Е.А., НАМЯТОВА С.С., ВЛАСОВА С.Г………249 

МОНОТОННОСТЬ РАЗНОСТНОЙ СХЕМЫ И.В. 

ПЕТУХОВА В ЗАДАЧАХ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 

ПОПОВ Д.А., ГОЛЬДИН В.Д………………………………………251 

ГИПСОСОДЕРЖАЩИЕ ВЯЖУЩИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 

РЕДЛИХ В.В., АНИКАНОВА Л.А., АНИКАНОВ А.С………….253 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДА ВИХРЯ В СОСУДЕ С 

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ КРЫШКОЙ МЕТОДОМ 

ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 

СЕНТЯБОВ А.В…………………………………………………………255 

ЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР 

СПИЦЫН М. П., ШЕСТАКОВ И. Я……………………………….257 

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ОГНЕВОГО ЛИСТА 

КОТЛОВ‐УТИЛИЗАТОРОВ. МЕТОДИКА РАСЧЕТА. 

ЭКСПЕРИМЕНТ 

СТЁПИН С.М., МУНЦ В.А…………………………………………259 

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ 

«ПРОГРАММНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ 

ОБЪЕКТА» 

СТРИЖАК П.А., ГОРБУНОВ Д.Б………………………………….261 

РАЗРЫВНЫЙ МЕТОД ГАЛЁРКИНА ДЛЯ 

ДВУМЕРНОЙ ЗАДАЧИ ДИФФУЗИИ – КОНВЕКЦИИ 

СУКМАНОВА Е. Н…………………………………………………….263 

МАГНЕТРОННЫЙ ДИОД С ЖИДКОФАЗНОЙ 

МИШЕНЬЮ В УСЛОВИЯХ АССИСТИРОВАНИЯ 

РАЗРЯДА ВНЕШНИМ ИОННЫМ ПУЧКОМ 

ТАКАЧАКОВА А. В., ЖУКОВА М.А., ТРЕТЬЯКОВ Р.С……….265 

АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ 

ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 

ТАТАРЕНКО Т.Б., ТРУБУНСКАЯ А.И……………………………..267 

РАСЧЕТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ГАЗА ПРИ 

ВВЕДЕНИИ НОВОГО ГОСТ 8.586.(1‐5) ‐ 2005 

УШЕРЕНКО Д.А……………………………………………………….269 

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ГЕТЕРОГЕННОГО ТВЭЛ 

ФЕОКТИСТОВ Д.В., ЛОГИНОВ В.С., 

ВЫСОКОМОРНАЯ О.В………………………………………………271 

ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛА С 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОПРЕССОВКОЙ 

ХОРКИН Н.А., ГАТЛАН С.В., БАНДАЕВСКИЙ Г.И……………274 

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНОВ КОНСТРУКЦИЙ 

ПРИ СЛОЖНОМ СОПРОВЛЕНИИ 

ЦЫРФА А.А., М.В АРЕЩЕНКО, МОЛОДЕЖНИКОВА Л.И...276 

9


РЕЗЕРВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В 

ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ 

ЧЕСНОКОВА Е.В., ДЕЛЬ М.В., МОЛОДЕЖНИКОВА Л.И….278 

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ 

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ 

ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ РОССИИ 

ЧЕСНОКОВА Е.В., АРЕЩЕНКО М.В., 


АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЧАСТИЧНОЙ 

РАЗГРУЗКИ ЭНЕРГОБЛОКОВ С БАРАБАННЫМИ 

КОТЛАМИ 

ШАРАПОВА Ю.В……………………………………………………..284 

ОЦЕНКА НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ 

ОТ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТА 

ЮХНОВ В.Е…………………………………………………………….285 

МОДЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ ГАЗА В 

ПОРИСТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГОРЕЛКЕ 

ЧУМАКОВ Ю.А., КНЯЗЕВА А.Г……………………………………282 


ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИЯ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ 

МАТЕРИАЛОВ 

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДИЗАЙНЕ 

ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ВСТАВОК ИЗ МРАМОРОВ 

ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ 

АНИСИМОВА А.А…………………………………………………….290 

ДИЗАЙН‐ПРОЕКТ ОСВЕЩЕНИЯ КРАСНОЯРСКОЙ 

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 

БАКУЛЕВ А.С., ТРУБАЧ А.В., БЕЛОВА О.В……………………292 

СВЕТОВОЙ КОМПЛЕКС МУЗЕЯ СОВРЕМЕННЫХ 

ИСКУССТВ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ НАРУЖНОГО 

ОСВЕЩЕНИЯ Г. ТОМСКА 

БИКБАЕВА А.Р., СЕЧЕНОВ А.С., ОВЧАРОВ А.Т………………294 

УЧЕТ ТЕХНОЛОГИИИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИ 

ПРОЕКТИРОВАНИИ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ 

ИЗ МЕТАЛЛА 

ВАРФОЛОМЕЕВА О.В……………………………………………….296 

ПОЛИЦИКЛОИДАЛЬНЫЕ МЕХАТРОННЫЕ 

УСТРОЙСТВА В ДИЗАЙНЕ ИЗДЕЛИЙ 

ДЫМПИЛОВА В.В., НИКИФОРОВ Б.С., ДАНЗАНОВА Т.Г…298 

ДИЗАЙН ВНУТРЕННЕГО ДВОРА ГЛАВНОГО 

КОРПУСА ТПУ 

КАКАУЛИНА Н.А., ВАСИЛЮК О.В……………………………….300 

МОДИФИЦИРОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ 

БЕРИЛЛА 

КАНЕВА Е.В…………………………………………………………….301 

ДИЗАЙН ФЛЮГЕРА В ТРАДИЦИЯХ СЕВЕРНОГО 

МОДЕРНА 

КОЗЛОВА А.А………………………………………………………….304 

ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО 

АГРЕГАТАСИНТЕТИЧЕСКОГО МАЛАХИТА 

КУКЛИНА А. А…………………………………………………………306 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС 

ОСВЕЩЕНИЯ И КЛИМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 

КАБИНЕТА РУКОВОДИТЕЛЯ 

ЛЕПУСТИНА Е.Е., ГРЕЧКИНА Т.В., ЯКОВЛЕВ А.Н……………308 

КОРОНЫ ВИЗАНТИЙСКОЙ ТРАДИЦИИ 

ЛИТВИНОВА О.Е……………………………………………………..310 

ПРОЕКТ БЛАГОУСТРОЙСТВА СПОРТКОМПЛЕКСА 

«ПОЛИТЕХНИК» 

ЛОМАЕВА Ю.О., ВОРОБЬЕВА Е.И………………………………312 

CAD‐CAM ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ 

ДЕРЕВЯННОГО ДЕКОРА НА ОСНОВЕ 

СТИЛИЗОВАННЫХ ОБРАЗОВ ДРЕВНИХ КУЛЬТУР 

СИБИРИ 

ЛОМАЕВА Ю.О., ДРОНОВ В.В., КУХТА М.С., 

КРАУИНЬШ Д.П………………………………………………………314 

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В 

РЕСТАВРАЦИИ СТАРИННЫХ НАПОЛЬНЫХ ЧАСОВ 

МАЗУРОВ П.К., БАРСУКОВ В.Н………………………………….316 

ПОЛУДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

МАЛАХОВ А.А., МАЛАХОВА Г.В., КОРЧМИТ А.В………….319 

ПЕРСПЕКТИВЫ ОБРАБОТКИ ЦВЕТНЫХ КАМНЕЙ 

ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

МАЛАХОВ А.А., МАЛАХОВА Г.В., КОРЧМИТ А.В………….321 

ДИЗАЙН–КОНЦЕПЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ 

ИЗГОТОВЛЕНИЯ НОВОГОДНЕЙ ВИТИРИНЫ «ЕЛКА 

В СТИЛЕ METAL» 

МАРКОВА М. А……………………………………………………….323 

КЛАССИФИКАЦИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДИЗАЙНА 

НИКОНОРОВА Е.А., ДЕМИДЕНКО И.А…………………………324 

10

ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

ОКОННОЙ КОРМУШКИ ДЛЯ ДИКИХ ПТИЦ 

ПИЩУЛИНА Д. А., КИСЛИЦЫНА К. С., ГАРМАШ Ю.М…..326 

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТА 

TEECHART В МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССА 

ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ГРАВИРОВКИ КАМНЯ 

САГИТОВ Д.Ш., ПОТАПОВ В.И…………………………………..328 

ДИЗАЙН В КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО 

ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 

САНДУ О.М……………………………………………………………330 

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРЕДНОВОГОДНИХ ЭМОЦИЙ. 

ФОРМАТ ‐ ВИТРИНА 

ФОКИНА Ю.В………………………………………………………….332 

СПЕЦИФИКА ЦВЕТОВОСПРИЯТИЯ В ДИЗАЙНЕ 

ДВУХ КУЛЬТУР 

ЧАБАНЕЦ Е.Н………………………………………………………….334 

МОДЕРН И КОСТРУКТИВИЗМ В СОВРЕМЕННОМ 

АРХИТЕКТУРНОМ ДИЗАЙНЕ ТОМСКА 

ШЕСТАКОВА М.А., СОКОЛОВ А.П………………………………336 


КРУГЛЫЙ СТОЛ “ФИЛОСОФИЯ ТЕХНИКИ” 

ПРОБЛЕМА ТЕХНИКИ В ФИЛОСОФИИ МАРТИНА 

ХАЙДЕГГЕРА 

БЕЗВЕРХИН А.С……………………………………………………….340 

ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ 

ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ИНЖЕНЕРНО‐ 

ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ В СОВРЕМЕННОМ 

ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ 

ВАСИЛЬЕВ М.Е., ИВАНОВА Е.М…………………………………342 

СЕМИОТИЧЕСКИЕ РЯДЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ 

КОММУНИКАЦИЙ 

ГОРОДИЩЕВ А.В., ГОРОДИЩЕВА А. Н…………………………343 

СОВРЕМЕННЫЙ ИНЖЕНЕР – ПРЕДСТАВИТЕЛЬ 

ОВЕРСТРАТА ИНТЕЛЛЕКТУАЛОВ В СОВРЕМЕННОМ 

ОБЩЕСТВЕ 

ЕПИФАНЦЕВ К.В., ИВАНОВА Е.М……………………………….345 

УТОПИЯ И РЕАЛЬНОСТЬ В ТЕХНИЧЕСКОЙ 

ВИРТУАЛЬНОСТИ ФИЛЬМА «МАТРИЦА» 

ЗАДВОРНОВ Д.А., СЫСОЕВА Л.С………………………………..347 

ОПЕРАЦИОНАЛИЗМ В ФОРМИРОВАНИИ 

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 

ЗЕВАКИН А., ШАЙМАРДАНОВ Р.И.,ИБРАГИМОВА Н.И…..349 

К ВОПРОСУ О ФИЛОСОФИИ ВЗАИМОТНОШЕНИЙ 

ЧЕЛОВЕКА И ТЕХНИКИ 

КОВАЛЬЧУК В.Ю., ГРИГОРЬЕВ В.И……………………………..351 

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО 

ИНТЕЛЛЕКТА 

КОСОВЕЦ Е.А., МОЛНИНА Е.В…………………………………..353 

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И 

СОВРЕМЕННЫЕ ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ 

ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА 

ЛЕВШИН В.В…………………………………………………………..355 

МНОЖЕСТВО КАНТОРА КАК ОБЪЕКТ 

ФРАКТАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ 

НОГА Н.Г., ИБРАГИМОВА Н.И……………………………………357 

ТЕНДЕНЦИИ НАУЧНОЙ ФАНТАСТИКИ И 

АКТУАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

СОКОЛОВ А.П…………………………………………………………359 

ТЕХНИКА КАК ФЕНОМЕН: К ПРОБЛЕМЕ 

ФЕНОМЕНАЛЬНОЙ ДЕСКРИПЦИИ ТЕХНИКИ 

СТЕПАНОВ А.А., ЗОЛЬНИКОВА Л.М……………………………360 

ДИЗАЙН КАК КОНСТАТАЦИЯ СМЕРТИ ВЕЩИ 

СУРИНА Т.В…………………………………………………………….363 

ТЕХНИКА В МУЗЫКАЛЬНОЙ КУЛЬТУРНОЙ 

КОММУНИКАЦИИ 

СЫПЧЕНКО В.В., СЫСОЕВА Л.С………………………………….365 

ФИЛОСОФИЯ О СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ КАК 

ТЕСТИРОВАНИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА НА 

СОВМЕСТИМОСТЬ С ПРИРОДОЙ 

ХМЕЛЬ Ю.Ю., ПОЛЕЩУК Л.Г…………………………………….367 

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЛОСОФСКОЙ КАРТИНЫ МИРА В 

КОНТЕКСТЕ НАУЧНО‐ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ 

СЫСОЕВА Л.С., ХРАМЦОВА П.В…………………………………368 

11



КРУГЛЫЙ СТОЛ “ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО- 

ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА МОЛОДЕЖИ” 

СПОСОБЫ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО 

СОСТАВА К НАУЧНОМУ РУКОВОДСТВУ В ВЕДЕНИИ 

НИРС 

ГОЛУНОВ А.В………………………………………………………….372 

ОПЫТ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ОРГАНИЗАЦИИ 

НАУЧНО‐ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА СТУДЕНТОВ 

В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ 

СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 

ЕВДОКИМОВ А.О., ГРИНБЕРГ Г.М………………………………373 

ВЛИЯНИЕ КРАЕВЕДЕНИЯ НА АКТИВИЗАЗИЮ 

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ 

ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ (ИЗ ОПЫТА 

РАБОТЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И СТУДЕНТОВ ЮТИ 

ТПУ) 

ЕПИФАНЦЕВ К.В., СОЛОВЕНКО И.С…………………………….375 

ОЦЕНКА РАБОТЫ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ТОМСКОГО 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА (ТПУ) ПО 

ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ I ТУРА 

ВСЕРОССИЙСКОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ ОЛИМПИАДЫ 

(ВСО) 2005‐2006 УЧ.Г. 

КОСМЫНИНА Н.М…………………………………………………..377 

ОРГАНИЗАЦИЯ СТУДЕНЧЕСКОЙ ДИЗАЙН – 

СТУДИИ «ВЕТЕР ПЕРЕМЕН» НА БАЗЕ ФТП ТГПУ 

КУЛАГИНА М.С……………………………………………………….379 

МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ 

ВУЗОВСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ 

ГЕОМЕТРИИ 

КУЛИКОВА О.А., ФРАНКОВСКИЙ Б.А………………………….381 

СИСТЕМА ВЫЯВЛЕНИЯ И ПОДДЕРЖКИ 

ТАЛАНТЛИВОЙ МОЛОДЁЖИ В УЧРЕЖДЕНИЯХ 

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 


МАСЛОВСКИЙ В.И…………………………………………………..383 

СИСТЕМА МОТИВАЦИИ К НИР НА ЭТАПАХ 

ТРАЕКТОРИИ: УЧАЩИЙСЯ–СТУДЕНТ– 

МАГИСТРАНТ–АСПИРАНТ–ДОКТОРАНТ: ОБЩИЕ 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ЧАСТНЫЕ МОТИВЫ 

ЗОЛЬНИКОВА Л.М., МОЙЗЕС Б.Б………………………………389 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ВУЗА, 

СПОСОБСТВУЮЩИХ ПРИВЛЕЧЕНИЮ 

ТАЛАНТЛИВОЙ МОЛОДЕЖИ К НАУКЕ 

ЮРМАЗОВА Т.А., ЗОЛЬНИКОВА Л.М., ДАНИЛЕНКО Н.Б..391 

ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ К УЧАСТИЮ В НАУЧНО‐ 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ 

ТРИХАНОВА Н.В., КАЛИНИНА Т.Н………………………………393 

ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ И МЕТОДИКА 

ПОДГОТОВКИ КОМАНДЫ ВУЗА ДЛЯ УЧАСТИЯ В 

ОБЛАСТНОЙ ОЛИМПИАДЕ ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ 


ФРАНКОВСКИЙ Б.А………………………………………………….395 

ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ И СТУДЕНЧЕСКИХ 

ПРОЕКТНЫХ ГРУПП К НАУЧНО‐ 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ЯРЫМОВА И.А., КУТАШОВА Е.А…………………………………398 

12

СЕКЦИЯ 8 

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ 

В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ


МОНТЕ-КАРЛО МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ФОТОНОВ В 

ПОЛУБЕСКОНЕЧНОЙ ДИФФУЗНО-РАССЕИВАЮЩЕЙ СРЕДЕ 

Агеева Е.П., Ципилев В.П., Яковлев А.Н. 

Томский политехнический университет 

634050, Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail:Yakovlev_AN@tpu.ru 

Исследование распространения оптического 

излучения в светорассеивающих средах является 

важной научной проблемой. В последнее время 

интерес к ней заметно вырос, что в значительной 

степени связано с развитием оптики диффузнорассеивающих 

сред (ДРС), к которым относятся 

неорганические среды и биологические ткани. 

Измерение пространственного распределения 

интенсивности света в таких средах и их 

оптических характеристик необходимо, например, 

для определения оптимальной дозировки при 

диагностике и терапии биологических тканей или 

для оценки накопленной энергии в 

неорганических системах, таких как азиды 

тяжелых металлов. 

Для определения интенсивности света внутри 

и вне рассеивающей среды наиболее применимым 

является подход, основанный на использовании 

теории переноса излучения. 

Традиционно перенос излучения в общем виде 

описывается уравнением, которое может быть 

записано так [1,2]: 

∂ 

∂ 

I ( r ,s ,t ) + t I ( r ,s ,t ) = −µ 

I ( r ,s ,t ) + 

∂S 

2 ∂t 

t 

µ ⎡ t 

⎤ 

+ 

s 

∫ 

′ Ω′ 

π 

⎢ ∫∞ ,s ′,t 

′)f 

(t ,t ′)dt 

′ ⎥p( 

s ,s )d 

4 4π 

⎣ 

I ( r − ⎦ 

(1), 

где 

I ( r ,s ,t ) 

- лучевая интенсивность в точке 

r в направлении s , Вт·м -2·ср -1 ; 

p ( s ,s ′) 

- фазовая 

функция рассеяния; µ s – коэффициент рассеяния 

(величина, характеризующая среднее количество 

актов упругого рассеяния, в которых участвует 

фотон при пробеге на единицу длины); µ t =µ s +µ a - 

коэффициент экстинкции; µ a – коэффициент 

поглощения (величина, обратная расстоянию, на 

котором пучок ослабляется за счет поглощения в 

е раз); dΩ′ - единичный телесный угол в 

направлении s′; µ s /µ t =∆ – альбедо единичного 

рассеивателя; f(t,t΄) – описывает временную 

деформацию δ - образного импульса после 

единичного акта рассеяния. 

Интегро-дифференциальное уравнение (1) 

является сложным для анализа распространения 

света в рассеивающих средах, поэтому часто оно 

упрощается путем представления решения в виде 

сферических гармоник. Такое упрощение 

приводит к системе связанных 

дифференциальных уравнений в частных 

производных, которую можно свести к 

единственному уравнению диффузионного типа. 

Строгое решение уравнение переноса (1) 

можно получить методом дискретных ординат 

(многопотоковая теория), когда это уравнение 

преобразуется в матричное дифференциальное 

уравнение для освещенности по многим 

дискретным направлениям (углам). При 

увеличении числа углов решение приближается к 

точному. Возможно также, раскладывать 

освещенность в ряд по сферическим гармоникам с 

разделением транспортного уравнения на 

компоненты для сферических гармоник. При 

достаточном числе сферических гармоник такой 

путь также ведет к точному решению. 

Данные методы дают удовлетворительное 

согласие с точными решениями уравнения 

переноса, но его возможности также ограничены 

определением интегральных характеристик поля 

для случая плоской геометрии (неограниченные 

размеры пучка) и изотропного рассеяния. В 

большинстве же практических случаев 

необходимо учитывать геометрию излучателя, а 

рассеяние недопустимо считать изотропным. В 

этой связи особое значение приобретает метод 

имитационного моделирования процесса переноса 

излучения – метод Монте-Карло. 

Под методом Монте-Карло понимается 

совокупность приемов, позволяющих получать 

необходимые решения при помощи многократных 

случайных испытаний [3,4]. Оценки искомой 

величины выводятся статистическим путем. 

Использование данного метода не предполагает 

решения нестационарного уравнения теории 

переноса излучения (1). 

Применение этого метода базируется на 

использовании макроскопических оптических 

свойств среды, которые предполагаются 

однородными в пределах исследуемой области 

среды. 

Разработанный алгоритм позволяет учесть 

несколько слоев среды с различными 

оптическими свойствами, конечный размер 

падающего пучка, отражение света от границ 

раздела слоев. В программе метод Монте-Карло 

реализуется в виде многократных испытаний по 

транспорту фотона внутри среды [5]. 

Коэффициент связи между объемной 

(пространственной) q п и поверхностной q 0 

освещенностями рассчитывался с помощью 

алгоритма: 

F( y,z) 

q ( y,z) N k( y,z) z 

= = + Aexp( − 

q N τ 

n 

+ 

0 

1) 

(2), 

14

Секция 8: Физические методы в науке и технике 

где N – число фотонов, падающих на 

единичную площадку τ 2 ; N k – число актов 

рассеяния и поглощения в выбранном единичном 

объеме τ 3 на глубине z от поверхности вещества; 

А = 1, если выбранный объем находится в области 

падающего пучка размером d = 2r п (r п – радиус 

пучка), и А = 0, если за его пределами. Расчеты 

показывают, что в общем случае (среда с 

заметным поглощением, пучок ограниченных 

размеров, ∆ < 1, r < ∞) распределение 

освещенности по объему полубесконечного слоя 

сложным образом зависит от многих параметров 

(∆, радиуса пучка, индикатрисы рассеяния, n 0 , 

угла наклона падающего пучка). 

F(r,τ) 

100 

10 

1 

0,1 

0,01 

0,001 

0,0001 

∆=0,9 

∆=0,99 

∆=0,999999 

∆=0,99999 

∆=0,9999 

∆=0,999 

0 20 40 60 80 100 120 

z/τ 

Рис. 1 Связь между пространственной 

освещенностью q в глубине объекта и 

освещенностью q 0 (q/q 0 = F 0 ), создаваемой 

лазерным пучком на поверхности ДРС при 

различных значениях альбедо единичного 

рассеивателя ∆. 

На рис. 1 приведено распределение 

пространственной освещенности по глубине слоя 

ДРС для пучка неограниченных размеров при 

нормальном падении лучей и различных 

Рис. 2 Световой режим в объеме 

рассеивающей среды (n 0 = 1,85) при 

точечном направленном излучателе. τ 

= 1/(µ а + µ s ) – средняя длина пробега 

(оптическая толщина). Кривые f(r) – 

суть функции размытия точки. r – 

2 2 

текущая координата ( r = x + y ) 

значениях вероятности поглощения кванта в 

результате одного акта рассеяния ∆. Наблюдается 

резкий спад освещенности в глубинном режиме с 

уменьшением . 

Для моделирования прохождения фотона 

через ДРС, полубесконечный слой был разбит на 

равные ячейки величиной τ по x, y, z. На рис. 2. 

приведено типичное относительное 

распределение пространственной освещенности q 

на различных оптических глубинах, где τ z = 

(µ а +µ s )z, дающее общую характеристику 

светового режима внутри слоя при точечном 

направленном излучателе на поверхности ДРС. 

На рис. 3 представлена зависимость глубины 

проникновения пучка в среду z п от показателя 

рассеяния среды µ s , рассчитанная при различных 

значениях коэффициент поглощения среды µ а . 

Глубина проникновения пучка рассчитывалась 

следующим образом: 

z 1 

= 

τ µ a + µ s 

где z/τ соответствует значению, при котором 

освещенность падает в е-раз (см. кривые рис. 1) 

по сравнению с максимумом. 

lgz 

10 

1 

0,1 

0,01 

µα=1 

µα=0,1 

µα=0,01 

µα=0,001 

0,001 

10 100 1000 10000 µ s 

Рис. 3 Связь глубины проникновения пучка 

z п с показателем рассеяния среды µ s при 

различных значениях коэффициент 

поглощения среды µ а 

Из рис. 3 следует, что глубина проникновения 

фотона в ДРС убывает с увеличением 

коэффициента рассеяния µ s . 

ЛИТЕРАТУРА: 

1. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. – 

Мн.: Наука и техника, 1969. – 592 с. 

2. Минин И.Н. Теория переноса излучения в 

атмосфере планет. - М.: Наука, 1988. 

3. Соболь П.М. Численные методы Монте- 

Карло. – М.: Наука, 1973. – 331 с. 

4. Франк-Каменецкий А.Д. Моделирование 

траекторий нейтронов при расчете реакторов 

методом Монте-Карло. – М.: Атомиздат, 

1978. – 95 с. 

5. Кольчужкин А.М., Учайкин В.В. Введение в 

теорию прохождения частиц через вещество. 

– М.: Атомиздат, 1978. – 254 с. 

15


РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ 

РЕАКЦИЙ (Γ, N), ПРОТЕКАЮЩИХ В ОБЛУЧЕННОМ ЯДЕРНОМ ТОПЛИВЕ 

Беденко С.В., Мельников К.В., Шелепов Е.Н., Шаманин И.В. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина 30 

E-mail: bedenko_s@phtd.tpu.ru 

При обращении с облученным ядерным 

топливом (ОЯТ) для обеспечения радиационной 

безопасности в первую очередь решаются задачи 

защиты от потоков высокоэнергетических гаммаквантов, 

характеризующихся высокой 

проникающей способностью и интенсивностью. 

Защита от гамма-излучения ОЯТ автоматически 

обеспечивает требования защиты от бета- и 

альфа- излучений, так указанные виды 

ионизирующих излучений обладают гораздо 

меньшей проникающей способностью. Этого 

нельзя сказать о нейтронном излучении (особенно 

в отношении быстрых нейтронов), для которого 

материалы, используемые при конструировании 

защиты от гамма-излучения, фактически 

являются «прозрачными» [1]. 

Нейтроны образуются в (ОЯТ) благодаря 

протеканию следующих ядерных реакций: 

1) реакция (α, n). Обусловлена наличием 

альфа-частиц, образующихся в результате 

радиоактивного распада ядер урана и 

трансурановых элементов, присутствующих в 

ОЯТ. Энергия альфа-частиц, согласно данным [2] 

лежит в приделах от 4 до 7 МэВ. Альфа-частицы 

таких энергий способны эффективно 

взаимодействовать с ядрами, высота 

кулоновского барьера которых меньше чем 

кинетическая энергия альфа-частиц. Из 

материалов, присутствующих в облученной 

тепловыделяющей сборке (ОТВС), наиболее 

вероятно протекание реакции (α, n) на ядрах 

кислорода и других легких ядрах-продуктах 

деления, присутствующих в ОТВС [3]. 

2) спонтанное деление ядер урана и 

трансурановых элементов, сопровождающееся 

испусканием нейтронов. Основным источником 

нейтронов будут являться ядра урана и изотопов 

трансурановых элементов содержащихся в ОЯТ; 

3) реакция (γ, n). Для образования нейтронов 

по этому механизму необходимо наличие гаммаизлучения 

высоких энергий (от 4 до 14 МэВ [4]). 

Источниками гамма-излучения в ОЯТ являются 

процессы бета-распада продуктов деления и 

активации, а также альфа-распада и спонтанного 

деления ядер урана и образующихся в ходе 

облучения изотопов трансурановых элементов. 

Вклад (α, n) реакции в интенсивность 

нейтронного излучения двуокиси плутония 

определен, например, в работе [5]. В этой и 

подобных работах рассматривается протекание 

реакции (α, n) на ядрах кислорода. Как показали 

результаты экспериментальных исследований [5], 

доля нейтронов, образующихся в результате (α, n) 

реакции, составляет около (62÷73) % от 

количества нейтронов спонтанного деления. 

Наибольший интерес представляет протекание 

реакции (γ, n) в ОЯТ. Для большинства ядер 

пороги фотонейтронных реакций заключены в 

пределах от 4 до 14 МэВ [4, 6]. Для легких и 

средних ядер с 10≤A≤150, присутствующих в 

ОТВС наиболее вероятно протекание (γ, n) 

реакции только на ядрах кислорода, имеющих 

сравнительно большую концентрацию, как в 

свежем, так и в облученном оксидном топливе. 

Порог реакции 16 О(γ, n) 15 С равен 16,3 МэВ [4, 6]. 

Для тяжелых материалов наиболее вероятно 

протекание (γ, n) реакции на ядрах с A≥200 [1]. 

Порог реакции (γ, n) для этих ядер заключен в 

пределах от 4 до 7 МэВ [1]. 

Анализ данных о гамма-излучении, 

сопутствующем процессам альфа- и бета- распада 

продуктов деления и активации, присутствующих 

в ОЯТ, позволяет сделать заключение, что в их 

спектре практически отсутствуют высокоэнергети 

ческая составляющая, превышающая порог реакц 

ии на ядрах кислорода и тяжелых ядрах [2, 7]. 

При спонтанном делении на долю гаммаизлучения 

приходится 7÷9 МэВ на один акт 

деления. Эта энергия уносится обычно в виде 

8÷10 гамма-квантов. Поэтому средняя энергия 

одного гамма-кванта не превышает 1 МэВ. 

Однако, учитывая вероятность образования 

гамма-квантов высоких энергий (~ 0,4% [8]) и 

сравнительно большую концентрацию 

актиноидов [3] в ОЯТ, на которых идет реакция 

(γ, n), полностью исключить вторичное 

образование нейтронов по этому механизму 

нельзя. 

Таким образом, при определении параметров 

поля нейтронного излучения вблизи ОЯТ 

существует необходимость расчета сечений (γ, n) 

реакции на ядрах актиноидов, присутствующих в 

ОЯТ. 

Данные о характеристиках (γ, n) реакций 

немногочисленны [1, 4, 7] и имеются в основном 

для гамма-квантов определенных энергий. 

В данной работе изложена методика расчетноэкспериментального 

определения значения 

сечения (γ, n) реакции на ядрах актиноидов в 

зависимости от энергии гамма-квантов. 

Энергетическая зависимость полных и 

парциальных сечений поглощения γ-квантов 

16


ядрами содержит широкие максимумы 

(резонансы). Они характеризуются энергией 

максимума резонанса Е 0 и его амплитудой σ 0 , 

шириной на половине высоты (полушириной) Г и 

интегральным сечением σ int =∫σ(E)dE [7]. 

Расчет сечения (γ, n) реакций основан на 

использовании Боровского механизма при 

описании образования промежуточного ядра с 

последующим вылетом частиц-продуктов [6] и 

описывается соотношением [3]: 

2 

( Γ /2) 

E0 

σγ 

, n 

= σ0 2 2 

( E− 

E0 

) + ( Γ/2) 

E 

, (1) 

где σ 0 – максимальное значение сечения 

резонанса; Г – полуширина резонанса; Е 0 – 

энергия максимума резонанса. 

Положение максимума может быть 

удовлетворительно описано формулой [4, 7]: 

Е 0 ≈ 82·A -1/3 , МэВ, (2) 

где А – массовое число ядра. 

Полуширина резонанса хорошо описывается с 

помощью соотношения [7]: 

Г ≈ 0,026·E 1.91 0 , МэВ, (3) 

где E 0 - энергия максимума резонанса. 

Справочный материал не всегда содержит 

полную информацию о параметрах резонанса, 

поэтому ниже приведены два подхода 

определения сечения (γ, n) реакции. 

Первый подход основан на использовании 

экспериментальных значений параметров 

резонанса, приведенных, например [1]. В этом 

случае для расчета используется соотношение (1). 

Второй подход состоит в следующем. 

Значения энергии максимума резонанса Е 0 и его 

амплитуды σ 0 берутся из справочных данных, а 

полная полуширина резонанса рассчитывается по 

формуле (3). Подставляя (3) в (1), можно 

получить соотношение, позволяющее 

рассчитывать значения сечений реакций (γ, n) в 

случае неполных данных о резонансе: 

-3 3,82 

1,69⋅10 ⋅E 

0 

E0 

σγ 

, n 

= σ0 2 -3 3,82 

( E− E0) 

+ 1,69⋅10 ⋅E 

E 

0 

(4) 

Результаты расчетов сечений реакций (γ, n) на 

ядрах U-235 и U-238 по соотношениям (1) и (4) 

представлены на рисунках 1 и 2. 

Найденные двумя способами значения сечений 

удовлетворительно согласуются между собой, а 

также с погрешностью не хуже 30% описывают 

экспериментальные данные, приведенные в [1]. 

Рисунок 1 Расчетные и экспериментальные 

значения сечений реакции (γ, n) на ядрах U- 

235. 

Рисунок 2 Расчетные и экспериментальные 

значения сечений реакции (γ, n) на ядрах U- 

238. 

Таким образом, предложенная методика 

позволяет проводить оценки значений сечений 

(γ, n) реакции на ядрах с A ≥ 200 при наличии 

экспериментальных данных о параметрах 

резонанса, а также в случае отсутствия одного из 

параметров резонанса. 


1. Горбачёв В.М., Замятнин Ю.С., Лбов А.А. 

Взаимодействие излучения с ядрами 

тяжёлых элементов и деление ядер. 

Справочник – М., Атомиздат, 1976, 464с. 

2. Схемы распадов радионуклидов. Энергия и 

интенсивность излучения: Публикация 38 

МКРЗ: В 2 ч. Ч. 2. Кн. 1: Пер. с англ.: М.: 

Энергоатоиздат, 1987. – 432 с. 

3. Колобашкин В.М., Рубцов П.М., Ружанский 

П.А., Сидоренко В.Д. Радиационные характе 

ристики облученного ядерного 

топлива. Справочник – М.: Энергоатомиздат. 

1983. – 384с. 

4. Стародубцев С.В. Полное собрание научных 

трудов. В 6-ти томах. (Ред. коллегия: Б.П. 

Константинов председатель). Отв. ред. тома 

чл.-корр. АН УзССР Р.Б. Бегжанов). Т.3. кн. 

3. Ядерная физика. Взаимодействие гаммаизлучения 

с веществом. Ядерная 

спектроскопия. Нейтронная физика. – Т.3: 

«Фан», 1971 – 472с. 

17


5. Дулин В.В., Забродская С.А. О вкладе (α, n) 

реакции в интенсивность нейтронного 

излучения двуокиси плутония// Известия 

ВУЗов. Ядерная энергетика, 2005, №4. 

6. Э. Сегре. Экспериментальная ядерная физика 

– т.2. – М.: Изд-во иностранной литературы, 

1955 – 493с. 

7. Варламов В.В., Песков Н.Н., Руденко Д.С., 

Степанов М.Е. Сечения фотонейтронных 

реакций 

в экспериментах на пучках квазимоноэнергет 

ических аннигиляционных фотонов. Пепринт 

НИИЯФ МГУ 2003-2/715. 

8. Тепловыделение в ядерном реакторе. 

Е.С. Глушков, В.Е. Демин, Н.Н. Понамарев- 

Степной, А.А Хрулёв; Под ред. Н.Н 

Понамарева-Степного. – М.: 

Энергоатомиздат, 1985. – 160с. 

ФОРМИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ИК В 

ТОНКИХ КРИСТАЛЛАХ 

Богданов О.В. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: bov@tpu.ru 

Целью нашей работы является исследование 

спектрально-угловых распределений в тонких 

кристаллах. Известно, что форма спектра 

достаточно хорошо описывается теорией 

предложенной в [1]. Однако в тонком кристалле, 

когда электроны, в зависимости от точки и угла 

влета совершают различное число колебаний в 

плоскостном канале, причем не обязательно целое 

(имеются «хвосты» траекторий), спектры 

излучения должны отличаться от [1], особенно 

при фиксированном угле вылета фотонов. В 

докладе эта проблема исследуется методом, в 

рамках которого: 

• (100) Si потенциал рассчитан по модели [2] 

• Траектории и скорости частиц получены 

численным интегрированием уравнений 

движения, без учета деканалирования 

(расчеты проведены для энергии 800 МэВ). 

• Фурье-компоненты поля излучения, 

необходимые для расчета спектральноуглового 

распределения интенсивности 

излучения на полученных траекториях 

определены численно. 

Движение релятивистского электрона в 

режиме каналирования в кристалле определяется 

межплоскостным периодичным потенциалом 

( x) 

U . 

dp 

d ⎛ 

⎟ ⎟ ⎞ 

⎜ mυ 

= F = 

dt dt ⎜ 2 2 

⎝ 1− 

υ c ⎠ , 

c – скорость света. Очевидно, что сохраняется 

компонента импульса, параллельная 

кристаллическим плоскостям. При этом с 

хорошей точностью уравнение движения по 

направлению x (в поперечной плоскости) есть: 

∂U 

mx && = F = − 

∂x 

( x) , 

γ = 

γ 2 2 

1− υ|| / c 

. 

Начальными условиями являются точка влета 

x( 0) ≡ x 

в кристалл 

0 

p x 

( 0) ≡ pϑ0 

1 

и поперечный импульс 

, определяющие интеграл движения 

уравнения - так называемую поперечную 

энергию: 

ε 

⊥ 

= U 

2 

U ( x0 

) + p 2γ 

2 2 

( x ) + p ϑ 2γm 

= 

⊥ 

0 

0 

m = 

ϑ0 

- угол влета электрона в кристалл. 

При движении в потенциале возможны два 

типа решений уравнения для поперечной 

координаты и скорости, которые описывают 

движение каналированных (подбарьерных) 

электронов или 

движение 

квазиканалированных 

(надбарьерных) электронов: 

Tc 

Tc 

x & 

c 

() t , U ≤ ε ⊥ 

≤ 0, − ≤ t ≤ + 

2 2 , 

Tnc 

Tnc 

x & 

nc 

() t , 0 < ε ⊥ 

, − ≤ t ≤ + 

2 2 . 

Напряженность электрического поля, 

создаваемого электроном в волновой зоне, 

определяется формулой Льенара: 

e [ n[ ( n − β) 

β& 

] 

E( 

t') 

= 

3 

cR (1 − nβ) 

, 

r( t) 

= β|| ct + r⊥ 

( t) 

здесь 

– радиус – вектор; 

υ|| 

β 

|| 

= 

c 

– средняя скорость движения; 

, 

r ⊥ 

(t) 

– 

18


периодическая функция с периодом T , связанная 

с поперечной составляющей скорости; 

t ' = t + R c − nr( t) 

c 

; n – единичный вектор, 

задающий направление вылета фотонов; R – 

расстояние от кристаллической мишени до точки 

наблюдения; e – заряд электрона. 

Спектрально – угловое распределения 

излученной энергии определяется соотношением: 

dε 

d 

cR 

2 

2 

= E( 

ω) 

2 

Ω dω 

4π 

, 

где 

τ 

e ikR [ n[ ( n − β) 

β& 

] i( ωt−kr 

) 

E( ω) 

= ⋅ e ∫ 

e dt 

2 

cR 

0 

(1 − nβ) 

– 

Фурье – компонента электрического поля; 

k = ωn c 

– волновой вектор; τ – время пролета 

электрона в кристалле. 

Окончательно получим: 

dε 

= 

dΩdω 

2 τ 

e 

2 

4π 

c 

∫ 

0 

[ n [( n − β) 

β& 

] i( ωt−kr 

) 

(1 − nβ) 

Выражение под знаком интеграла содержит 

скорость и ускорение, данные величины 

рассчитывались численно на основе 

предложенной схемы решения уравнения 

движения. Энергия электрона выбрана 800 МэВ; 

ϑ = 0 0 

угол влета в кристалл , т.е. в данном 

случае все частицы попадают в канал; 

|| 

рассматривается случай излучения вперед ( 

). 

На рис. 1 представлено характерное 

спектрально – угловое распределение излученной 

энергии в направлении телесного угла для 

отдельного электрона, двигающегося в режиме 

каналирования. 

2 

e 

dt 

2 

n || υ 

Рис. 1 Спектрально – ( угловое ) 

распределение 

излученной энергии при 100 - каналировании 

электрона. 

Видно, что пики располагаются на нечетных 

l 

ω ~ , l = 1,3,5K 

l 

( 1− 

β ) 

гармониках: || 

n 

. 

В эксперименте на кристаллическую мишень 

направляются не отдельные электроны, а пучки 

которые дают суммарный вклад в спектр 

излучения. Следовательно нужно усреднить 

полученные формулы по точкам влета электронов 

в кристалл. 

На рис. 2 представлено усредненное 

спектрально – угловое распределение излученной 

энергии при фиксированном угле вылета фотонов 

в расчете на один электрон: 

Рис. 2 Суммарный вклад спектрально – 

углового распределения излученной энергии при 

( ) 100 - каналировании электрона. 

Максимум спектра приходится на энергию 

~ 6MeV 

. 

Получены следующие результаты: 

• Исследовано формирование наблюдаемых 

спектров излучения при усреднении по 

точкам влета в кристалл . 

• Изучена эволюция спектров излучения в 

зависимости от угла влета в кристалл. 

Пользуясь случаем, хочу поблагодарить Ю. Л. 

Пивоварова и К. Б. Коротченко за ценные 

замечания при создании данной работы. 

ЛИТЕТАТУРА: 

1. Байер В.Н., Катков В. М., Страховенко В. М.. 

Электромагнитные процессы при высокой 

энергии в ориентированных кристаллах. – 

Новосибирск: Наука, 1989 – 400 с. 

2. Kh. Chouffani. Ph. D Thesis. The Catholic 

University of America. Washington D.C. 1995 

19


ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ УПОРЯДОЧЕННОСТИ МЕЗОГЕННЫХ 

МОЛЕКУЛ ПРИ ТЕМПЕРАТУНЫХ ОТЖИГАХ 

Братухин С.М., Пак В.Г., Агельменев М.Е. 

Институт органического синтеза и углехимии РК, КАЗАХСТАН, 100000 

г.Караганды, ул.Алиханова, 1 

E-mail: maxut@nursat.kz 

В настоящей работе представлены анализ 

результатов экспериментов по компьютерному 

моделированию поведения кластеров, состоящих 

из нематических жидких кристаллов на основе 

арилпропаргиловых эфиров фенолов [1,2] 

(АПЭФ) и модельного соединения - молекул 4- 

метоксибензилиден-4 ’ -бутиланилин (МББА), 

обладающих отрицательными значениями 

анизотропности диэлектрической проницаемости, 

подвергнутых температурному воздействию. 

Для проведения данной работы был 

использован набор программ под общим 

названием GROMACS [3,4] версии 3.2.1 [5], 

предназначенный для моделирования поведения 

молекулярных систем при изменении 

температуры и давления. 

Учитывая, что исследуемые объекты 

находятся в жидком агрегатном состоянии, 

формирование кластера производилось путем 

размещения его в одной ячейке, что исключало 

задание периодических граничных условий [3-5]. 

При этом для его формирования была создана 

специальная программа, позволявшая учитывать 

особенности расположения молекул в таком 

ансамбле. 

При построении кластера были учтены все 

экспериментальные и теоретические результаты 

исследований [1-2]: учитывалось 

антипараллельное расположение соседних 

молекул [6] и характерное расположение уже в 

кристаллической фазе ЖК молекул (“голова к 

хвосту” либо “внахлест”) [6], что при наличии 

трансляционного движения в жидкой фазе может 

приводить к параллельному расположению 

бензольных колец соседних молекул. Было также 

принято расстояние между атомами ближайших 

молекул ~ 3-4 А, что характерно для жидкостей 

[7]. 

Температурное воздействие осуществлялось 

по схеме Berendsen [5]. При проведении расчетов 

был использован стандартный набор параметров 

GROMOS-96 (input.file)[5], учитывающий 

кулоновское и дисперсионное взаимодействие 

(максимальные радиусы взаимодействия, радиусы 

«отсечки», rcoulomb =0.85нм, rvdw=0.85 нм 

соответственно). 

Кластер после построения представлял собой 

куб с общим количеством атомов около 100000. 

Расчеты проводились с версией программы для 

двухпроцессорного компьютера. Отжиги 

проводились последовательным способом с 

возрастанием температуры, при этом конечный 

кластер при какой-либо температуре становился 

исходным для последующего отжига. Время 

отжига при конкретной температуре составляло 

10 пс. 

Для получения сведений об упорядоченности 

был создан ряд программ 

Направление молекул во всех программах 

задавалось в пространстве с помощью единичных 

векторов, определяемых 2 атомами, лежащих на 

их продольной оси. 

Функция распределения D(α) соответствовала 

количеству пар молекул, находящихся при 

заданном угле α по отношению друг другу. 

Вычисление D(α) осуществлялось путем задания 

радиуса области, в которой находятся 

исследуемые молекулы. Аналогичные 

вычисления проводятся для всех молекул 

кластера. Повторное включение одной и той же 

пары исключалось. Необходимо отметить, что 

последующая обработка зависимости этой 

функции от угла была осуществлена с помощью 

специальной программы, написанной на Delphi 

7.0. Кривые зависимости были представлены в 

полярных координатах. Осью отсчета угла 

служила ось ординат: от нее по часовой стрелке 

отсчитывался угол от 0 0 до 90 0 , против часовой 

стрелки от нее - от 180 0 до 90 0 . В работе 

приведены кривые D(α) для радиуса области в 32 

ангстрема, сравнимой с продольной длиной 

исследуемых молекул. В целом кривые, 

построенные для различных радиусов, отражают 

особенности изменения представленных в работе 

зависимостей. В случае радиуса в 4 ангстрема 

кривые представляют ломанные. 

В качестве объекта исследований были 

использованы кластеры, состоящие из молекул 

модельного соединения 4-метоксибензилиден-4 ’ - 

бутиланилин (температура плавления - 294К, 

температура просветления - 320К [12], ∆ε=- 

0,56[8]) (МББА), соединение 

фенилпропаргилового эфира п-хлорфенола 

(температура плавления – 338К, температура 

просветления – 390К, ∆ε=-0,81 [2]) (ФЭХ) и 

фенилпропаргиловый эфир п –метокисфенола 

(температура плавления –353 К, температура 

просветления – 393 К, ∆ε=-0,15) (ФЭМ) [1]. Два 

последних соединения отличаются типом 

заместителя в пара положении по отношению к 

бензольному кольцу: ФЭХ – атом хлора, ФЭМ – 

функциональная группа ОСН 3 . Для уменьшения 

влияния граничных условий были использованы 

следующие размеры исследуемого кластера: 

20


МББА –(13х13х13 молекул), ФЭХ - (14х14х17 

молекул), ФЭМ - (13х13х16 молекул). 

На рис.1-3 представлены кривые зависимости 

функции распределения D(α) от температуры 

отжига. Цифры на графиках соответствуют 

определенным фазовым состояниям: 1 – твердое 

состояние, 2 –состоянию при температуре 

плавления, 3 – жидкокристаллическое состояние, 

4 – состояние при температуре просветления. 

углы близкие к 90 0 , увеличивается с ростом 

температуры отжига. 

Рис. 3 – Температурная зависимость функции 

распределения D(α) для кластера, состоящего из 

молекул ФЭМ 

Рис.1 – Температурная зависимость функции 


молекул МББА 

Рис.2 – Температурная зависимость функции 


молекул ФЭХ 

Числа на осях представляют собой линейный 

масштаб D(α). Если молекулы будут 

антипараллельны по отношению друг к другу, то 

угол между ними будет равен 180 0 . С 

увеличением температуры отжига форма кривой 

D(α) приближается к сферической. Это 

соответствует более равномерному 

распределению молекул в пространстве и 

процессу разупорядочения. Необходимо 

отметить, что левая часть наблюдаемых кривых 

несколько меньше правой части. Это связано с 

тем, что количество пар, имеющих между собой 

углы, близкие к нулю, заметно больше количества 

других видов пар. Полученное распределение 

D(α) показывает, что соответствующие ряды 

молекул представляют собой своеобразное 

распределение «елочкой», соответствующее 

цилиндрической симметрии [10]. Как видно на 

рис.1-3, помимо изменения формы кривой D(α) с 

увеличением температуры наблюдается рост ее 

основания, т.е. количество пар молекул, имеющих 

Меньшая разница между левой и правой 

частью наблюдается для кластера с АПЭФ по 

сравнению с кластером с МББА. Можно 

предположить, что наблюдаемая разница 

обусловлена различием в межмолекулярном 

взаимодействии за счет особенностей в структуре 

остова исследуемых соединений [9-12]. 

Вид кривых D(α) для наиболее (ФЭХ, МББА) 

и наименее упорядоченных(ФЭМ) соединений, 

как видно из рис.1-3, имеет разный характер 

изменения. Как видно на рис.1-2, кривые имеют 

лучшее видимое разрешение, чем на рис.3. При 

этом для первых характерно, общая точуа 

пересечения в левой и правой части графика 

кривых для всех температур отжига. 


1. Мулдахметов З.М., Агельменев М.Е., 

Советов Е.С. // Ж.физ.хим., 1999.Т.73. №11. 

С.2085. 

2. Агельменев М.Е., Бажиков К.Т., 

Мулдахметов З.М., Сизых М.Ю. 

//Ж.физ.хим.. 2002. Т.76. №10. С.1891. 

3. Berendsen H. J. C., van der Spoel D., van 

Drunen R. // Comp. Phys. Comm. 1995. 91. 

P.43. 

4. Lindahl E., Hess B., van der Spoel D. // J. Mol. 

Mod.. 2001. V.7. P.306. 

5. D. van der Spoel, E. Lindahl, B. Hess, A. R. van 

Buuren, E. Apol, P. J. Meulenhoff, D. P. 

Tieleman, A. L. T. M. Sijbers, K. A. Feenstra, 

R. van Drunen and H. J. C. Berendsen. Gromacs 

User Manual version 3.2 // www. gromacs.org 

(2004) 

6. Брайян Р.Ф. //Ж.стр.хим.. 1982. Т.23. №1. 

С.154. 

7. Зоркий П.М., Соколов Е.В., Маленков Г.Г., 

Ланшина Л.В.// Ж.физ.хим.. 2000. Т.74.№11. 

С.1951. 

8. Sinclair E.J., Carr E.F.//Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 

1976. V.37. P.303. 

21


9. Gray G.W., Winsor P.A. Liquid Crystals and 

Plastic Crystals. John Wiley and Sons, New 

York, 1974. 

10. Thiemann T., Vill V.//Lid.Cryst.. 1997. V.22. 

P.519. 

11. Kränz H., Vill V., Meyer B.// 

J.Chem.Inf.Comput.Sci.. 1996. V.36. P.1173. 

12. Schröder R., Kränz H., Vill V., Meyer 

B.//J/Chem.Soc.. Perkin Trans.. 1996. V.2. 

P.1685. 

УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗОТБОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ НАНОЧАСТИЦ В 

ПЛАЗМЕ 

Бурдовицын А.Н., Серебренников В.С., Панков А.В. 


E-mail: gos100@mail2000.ru 

На современном этапе развития 

производственной деятельности человечества 

одним из перспективных направлений являются 

нанотехнологии. Например, производство 

фуллеренов и нанотрубок. При этом требуется не 

только средства для бесконтактного перемещения 

в пространстве отдельных молекул или их 

кластеров (лазерный пинцет), но и экспрессметоды 

безотборного контроля параметров 

нанодисперсных частиц. 

Эффективность многих плазменных 

технологий, например, переработки порошков, 

зависит от размеров отдельных дисперсности 

частиц. 

При диагностике гетерогенной плазмы 

наиболее подходящими являются лазерные 

методы, позволяющие проводить безотборный 

анализ дисперсной фазы в реальном масштабе 

времени. Лазерные методы диагностики 

позволяют определять размеры сферических и 

пространственную ориентацию вытянутых 

дисперсных частиц. 

При этом каждый из известных методов 

(полной и малоугловой индикатрис рассеяния, 

спектральной прозрачности (МСП), обратного 

рассеяния) имеет диапазон размеров, в котором 

возможно получение достоверной информации о 

размерах дисперсных частиц. Для диагностики 

субмикронных частиц приемлем МСП, а 

микронных– метод обратного рассеяния. Эти 

методы лазерной диагностики аэрозолей 

используют многоволновой источник 

зондирующего излучения. 

Нами собрана измерительная установка, 

совмещающая в себе лабораторный 

многоволновый аэрозольный лидар и 

фотоприемный блок для регистрации мощности 

каждого из потоков, прошедшего аэрозольную 

среду излучения [1]. 

Стенд содержит четыре мощных светодиода 

(СИД), генерирующих излучения на следующих 

длинах волн: 470 нм (LED470-3WL-20lm-A140), 

520 нм (LED520-3WL-110lm-A140), 590 нм 

(LED590-3WL-70lm-A140), 625 нм (LED625-3WL- 

70lm-A140). Каждый СИД снабжен 

индивидуальной коллимирующей линзой 

диаметром 4 см и фокусным расстоянием ∼7 см, 

закрепленной в металлическом цилиндре. СИД 

может быть перемещен по оси цилиндра, что 

позволяет формировать его изображения на 

различных расстояниях. 

Блок управления СИД содержит 

мультивибратор на микросхеме КР1006ВИ1, 

генерирующий прямоугольные импульсы с 

частотой 100-1000 Гц. С помощью дешифратора 

на микросхеме К561ИЕ8 последовательность 

импульсов распределяется по десяти 

параллельным каналам. Импульсы напряжения 

последовательно появляются на одном из десяти 

выходов дешифратора. Для питания светодиодов 

выходные импульсы дешифратора усиливаются с 

помощью электронных ключей на транзисторах 

КТ315. Токи СИД ограничиваются 

сопротивлениями ∼100 Ом. Для питания схемы 

управления СИД используется постоянное 

напряжение в диапазоне 5-6 В. 

Цилиндры с СИД расположены вокруг ФЭУ 

(через 60° по углу), имеющего электромагнитный 

экран такого же диаметра, как у светодиодов. При 

этом передние торцы цилиндров со светодиодами 

жестко закреплены на минимальном расстоянии 

друг от друга, а их тыльные части можно 

устанавливать на различных расстояниях от оси 

ФЭУ. В корпусе ФЭУ установлены две линзы с 

диафрагмами. Такая компоновка позволяет 

настраивать измерительную установку на 

регистрацию рассеянных потоков с расстояний 

90-30 см. При этом угол регистрации потоков 

рассеянного излучения находится в диапазоне 

172°-177°. Поле зрения ФЭУ ограничивается 

цилиндрической областью диаметром ∼2,5 см и 

длиной до 20 см. Размеры приемо-передачика 

составляют 40×20×20 см. 

Блок выносных фотоприемников для 

регистрации спектрального хода коэффициентов 

поглощения содержит пять стационарно 

установленных фотодиода (ФД) S1336-5BQ, 

чувствительных в области спектра 190-1100 нм. 

22


ФД устанавливались в центральную часть 

расходящихся пучков на расстоянии 45-50 см от 

области каустики. 

Выравнивание амплитуд электрических 

импульсов, регистрируемых при свечении разных 

СИД, проводили подбором номиналов их 

токоограничивающих сопротивлений. 

При настройке многоволнового лидара 

освобождали центральный цилиндр от ФЭУ. В 

заданной плоскости по оси ФЭУ устанавливали 

белый экран. С тыльной стороны цилиндра 

устанавливали диафрагму (вместо СИД) с лампой 

накаливания. Путем перемещения этого блока по 

оси на экране формировали изображение 

диафрагмы, совпадающей с осью ФЭУ. После 

установки ФЭУ и закрепления цилиндров с СИД 

под заданными углами к оси симметрии ФЭУ 

установка готова к проведению измерений. 

Регистрация величин рассеянных в 

направлении их источников оптических 

импульсов по разным каналам (на разных длинах 

волн) осуществляется одним ФЭУ-114. 

Электрические импульсы ФЭУ и сигналы 

различных ФД подаются на однополярный вход 

12-ти битного АЦП PCL-818L, связанного с 

компьютером (ПК). АЦП имеет максимальную 

частоту дискретизации 40 кГц и чувствительность 

∼2 мВ. Преобразовываемые с помощью АЦП 

импульсы записываются в ПК в виде текстового 

файла. ПК управляет работой АЦП (запись 

данных в виде текстового файла) и производит 

последующую математическую обработку 

регистрируемых величин с целью определения 

гистограммы для размеров наночастиц. 

Анализ влияния случайных факторов и 

точности АЦП показывает, что суммарная 

погрешность экспериментального определения 

величин потоков излучения не превышает 5%. 

Калибровку измерительной установки 

проводили с аэрозольными потоками с 

контролируемой дисперсностью на расстоянии 

50 см от приемо-передатчика. Перед проведением 

измерений в лаборатории создавалось сумеречное 

освещение. Спектральный ход коэффициентов 

ослабления излучения обрабатывали с помощью 

ПК. Сравнение полученных результатов с 

данными о дисперсности этих аэрозолей 

(например, с микрофотографиями) показывает 

хорошую сходимость. 

Для обработки регистрируемых электрических 

сигналов ФЭУ и ФД используется 

регуляризующий алгоритм решения 

интегрального уравнения. При построении 

сглаживающего функционала Тихонова 

использовался метод, основанный на 

использовании априорной информации об 

искомом решении. В простейшем случае такой 

информацией может быть спектр размеров 

микрочастиц, полученный на основе модельных 

представлений, либо экспериментально [2]. 

Программное обеспечение (ПО) для 

измерительной установки, написанное на основе 

известных алгоритмов, содержит блоки решения 

прямой и обратной задач. При загрузке ПО 

оператор устанавливает режим проведения 

измерений или обработки данных. В режиме 

измерения ПО требует выбора методов 

диагностик (МСП, обратное рассеяние или оба 

одновременно). Частота регистрации 

(ограничиваемая частотой дискретизации 

используемого АЦП) определяется частотой 

сканирования по длинам волн, задаваемой блоком 

управления СИД. При входе в режим обработки 

устанавливаются предполагаемые диапазоны 

необходимых параметров: размеров дисперсных 

частиц, комплексного показателя преломления, а 

также метод вывода полученных данных. 

Для тестирования программы обработки 

экспериментальных данных выполнялись расчеты 

в следующей последовательности. Задавали 

модельную “дисперсность”, по которой 

рассчитывали “спектр отраженного излучения”. В 

рассчитанный спектральный ход отраженного 

излучения вносили случайные и систематические 

ошибки и определяли “дисперсность” модельного 

аэрозоля. Установлено, что при суммарной 

ошибке регистрации экспериментальных данных, 

не превышающей 8%, расчетная погрешность, 

вносимая программой обработки, например, 

спектрального хода ослабления, не превышает 

25%. 

Известно, что наиболее эффективным 

способами получения фуллеренов являются 

технологии с использованием электродуговых 

установок. При этом фуллерены формируются как 

продукт термического распыления графитового 

анода в атмосфере гелия при давлении 100-150 

торр. Методика, основанная на использовании 

дуги ВЧ тока между графитовыми электродами, 

позволяет получать фуллереновую смесь в потоке 

углеродно-гелиевой плазмы атмосферного 

давления. 

С помощью измерительной установки 

проводилась диагностика размеров 

ультрадисперсных частиц, формируемых при 

охлаждении потока плазмы с дуги ВЧ тока. Для 

диагностики размеров синтезируемых 

наноструктур использовался МСП. Для защиты от 

электромагнитных наводок ВЧ тока лидарный 

блок и блок выносных ФД размещали в 

заземленном стальном боксе. 

При диагностике гетерогенной плазмы поток 

его собственного излучения сплошного спектра 

ослабляли с помощью серых и 

интерференционных фильтров [3]. Для 

зондирования использовали коллимированный 

луч СИД с импульсной мощностью до 25 Вт. При 

этом поток рассеянного от дисперсных частиц 

излучения превышает мощность собственного 

свечения плазмы ВЧ разряда. 

23


В различных режимах работы ВЧ дугового 

плазмоторона были получены графики 

спектрального хода коэффициентов ослабления. 

Их расшифровка представляет собой обратную 

задачу, решать которую имеет смысл лишь в 

случае значительного сокращения времени 

анализа. В данном случае минимальной 

информацией, достаточной для управления 

режимами плазмообразования является 

относительное содержание фуллеренов. Такая 

задача с помощью современных ПК может 

решаться в режиме реального времени. 

Существующий математический аппарат не 

позволяет рассчитать факторы эффективности 

ослабления фуллеренов, необходимых при 

решении обратной задачи. Эти коэффициенты и 

факторы эффективности рассеяния в различных 

направлениях нами определялись 

экспериментально. Для этого использовались 

монодисперсные суспензии фуллеренов. 

Регистрация мощности прошедшего и 

рассеянного на различные углы потоков 

излучения проводилась последовательно. 

Установлено, что индикатриса рассеяния 

оптического излучения от суспензии с 

фуллереном имеет вид лепестков. 

В дальнейшем измерительная установка будет 

использована при разработке технологии 

формирования нанотрубок. 


1. Мышкин В.Ф., Власов В.А., Бурдовицын 

А.Н. и др. Лабораторный многоволновый 

аэрозольный лидар // Изв. ВУЗов. Физика. 

Тематический выпуск. Прикладные 

проблемы сплошных сред.- 2006.- Т.49. №6. 

– С.110-112. 

2. Иваненко Б.П., Гобрусенко К.И. 

Комплексное дистанционное термическое 

зондирование атмосферы // Оптика 

атмосферы и океана. – 1992. - Вып.5. - №11. - 

С.1165-1171. 

3. Мышкин В.Ф., Тихомиров И.А., Цимбал 

В.Н. и др. Лазерная диагностика 

гранулометрического состава дисперсной 

фазы плазмы горения пиротехнических 

составов // Завод.лаборатория. 

Диагност.материалов.– 1998.- № 3.– Т.65.- 

С.24-27. 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ 

ИЗОТОПОВ, ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ И РЕШЕНИЯ 

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ. 

Власов А.В., Вергун А.П. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина 30 

E-mail: chair23@phtd.tpu.edu.ru 

Больших успехов достигла за последнее время 

электрохимия ионообменных материалов, в 

частности, ионообменных мембран. 

Использование ионообменных мембран в отличие 

от применения зернистых ионитов не требует 

затрат регенерирующих веществ, позволяет 

технологические процессы оформлять по 

непрерывным схемам, дает возможность 

автоматизации установок. 

В настоящее время ионообменные мембраны 

уже широко используются для опреснения 

соленых вод, для очистки радиоактивных 

отходов, для получения веществ высокой степени 

чистоты вплоть до спектрально чистых веществ. 

Проведен ряд исследований по разделению 

близких по свойствам элементов и изотопов при 

электродиализе. 

Большие перспективы для разделения и 

тонкой очистки веществ открывает применение 

нанофильтрационных мембран, технологии 

изготовления которых непрерывно 

совершенствуются. 

В докладе изложены материалы разработок, 

выполненных на кафедре технической физики 

ТПУ и в университете Карсруэ (Германия), 

применительно к разделению изотопов и очистки 

сбросных растворов мембранными и обменными 

методами. 

Изотопы играют в настоящее время важную 

роль в науке, технике, медицине. Их значение 

будет возрастать и в будущем. В связи с этим 

актуальными являются проблемы 

совершенствования существующих технологий 

разделительных процессов, а также разработки 

новых эффективных, экологически безопасных 

способов разделения изотопов. 

Рассмотрим основные результаты 

исследований по разделению стабильных 

изотопов щелочных элементов по 

рассматриваемому направлению. Предложен ряд 

способов изотопного разделения 

электроионитными методами. 

В основе первого метода изотопного 

разделения лежит электродиализ с 

использованием ионообменных мембран. Метод 

24


основан на различии в подвижностях ионов 

разной массы в фазе ионитовой мембраны и 

раствора. 

Применение противотока в 

электродиализаторе позволяет, при 

непрерывности процесса, обеспечить высокую 

степень разделения ионов. 

Экспериментальные исследования по 

разделению изотопов проводились в 

электродиализаторах фильтр-прессного и 

ступенчатого типа с использованием 

катионитовых (МК-40), анионитовых (МА-40) и 

биполярных мембран. Электродиализные 

процессы проводились в режиме постоянного и 

переменного асимметричного тока. 

Напряженность электрического поля достигала в 

процессах разделения величины 40 в/см. При этом 

степень изотопного разделения была порядка 25- 

30, а ВЭТТ находилась в интервале 1,0 – 1,5 мм. 

Проводя сравнительную оценку 

эффективности использования катионитовых и 

анионитовых мембран в процессах разделения 

изотопов можно сказать, что анионитовые 

мембраны позволяют достигать более высоких 

эффектов разделения. При использовании 

катионитовых мембран достаточно высокая 

степень разделения сочетается с существенно 

большими значениями чисел переноса, чем для 

анионитовых мембран. 

Результаты теоретических и 

экспериментальных исследований показали, что 

повышение величины однократного 

коэффициента разделения при электродиализе 

можно достичь в условиях 

комплексообразования. 

Второй метод разделения изотопов основан на 

совмещении электродиализа и ионного обмена на 

установке, состоящей из противоточной 

ионообменной колонки с наложением 

электрического поля и электродиализатора, 

присоединенного к ее катодной части. 

При разделении изотопов на рассматриваемой 

установке существенно повышается число 

переноса и степень изотопного разделения по 

сравнению с обычной 

электрохроматографической колонкой. 

Более эффективно осуществляется и 

каскадирование ступеней типа 

электродиализатор-колонка, чем одних только 

электрохроматографических колонн. 

Нами рассмотрены особенности разделения 

изотопов и ионов щелочных элементов при 

обмене в двухфазной системе ионит-раствор. 

Разделение изотопов обменными способами на 

твердофазных катионитах в колоннах с 

использованием противоточного режима 

движения фаз предполагает разработку узла 

обращения потоков фаз. При этом возникает 

несколько задач, которые необходимо совместно 

решить. К ним можно отнести регенерацию 

катионита, использованного в процессе обмена, 

для извлечения из него целевого изотопа, перевод 

выделенного изотопа в фазу раствора для его 

последующего использования на стадиях 

разделения. 

При большом числе разработанных 

конструкций ионообменных противоточных 

аппаратов электрохимический способ обращения 

потоков при движущемся слое ионита остается 

недостаточно исследованным. Здесь возможны 

два способа проведения процесса: с 

использованием шестикамерного аппарата или 

организация одновременного замещения 

обогащенной фракции зоной, обедненной по 

выделяемому изотопу, в трехкамерном 

электродиализаторе. 

Применительно к очистке промышленных 

сбросных растворов на кафедре технической 

физики ТПУ разработаны компьютерные 

программы расчета параметров 

электродиализаторов. 

Очистка сточных вод промышленных 

предприятий актуальна в связи с постоянно 

увеличивающимся загрязнением окружающей 

среды. 

В экспериментах использовались 

электродиализные аппараты различных 

конструкций: фильтр-пресного типа и трубчатого 

типа, установки с межмембранной засыпкой 

камер аппарата ионообменными смолами. Особое 

внимание уделялось аппаратам трубчатого типа. 

Это связано с тем, что в электродиализаторе 

фильтр-пресного типа для устранения 

соприкосновения мембран друг с другом (при 

небольшом расстоянии между ними) 

предусмотрены прокладки из инертного 

материала. Их присутствие снижает 

эффективность работы установки. При 

использовании трубчатых мембран не требуется 

использование прокладочного материала. 

Вследствие этого полезная площадь мембран 

существенно возрастает. Проведены 

эксперименты на трубчатых аппаратах по 

извлечению ионов щелочных элементов из 

растворов, имитирующих промышленные 

сбросные растворы, а также по 

электрохимическому обращению потоков фаз при 

изотопном обмене. 

Проведены исследования по очистке 

растворов от медицинских препаратов методами 

нанофильтрации в университете Карлсруэ 

(Германия). Была выполнена серия экспериментов 

по нанофильтрации фармацевтического препарата 

диклофенака на мембранах серии NF90 и NF200 

(США). В условиях мембранной очистки 

селективность в отношении диклофенака 

оставалась на достаточно высоком уровне в 

течение всего времени экспериментов (более 99 % 

на мембране серии NF90 и более 95 % на NF200). 

25


Схема экспериментальной установки приведена 

на рис.1. 

Результаты исследований в рассматриваемом 

направлении являются научной базой при 

формировании научно-образовательного центра 

“Изотопы”, для решения задач повышения 

эффективности разделительных процессов, 

поиска новых способов разделения и тонкой 

очистки веществ, определения оптимальных 

условий их проведения с учетом требований 

экологии и безопасности. 

на слив 

на слив 

Рис. 1. Схема плоско-канальной экспериментальной установки для изучения нанофильтрационных 

процессов очистки растворов: 1) бак с начальным раствором; 2) вентиль; 3) насос; 4) ротаметр; 5) 

манометр; 6) мембранный модуль; 7) термостат 


1. Вергун A.П., Пуговкин М.М., Шаров Р.В. 

Разделение изотопов и тонкая очистка 

веществ электроионитными и обменными 

методами. Учебное пособие. Томск, ТПУ, 

2000. – 68 с. 

2. Власов В.А., Вергун А.П., Орлов А.А., 

Тихонов Г.С. Разделительные процессы с 

применением ионообменных материалов. 

Учебное пособие. Томск, 2002. – 121 с. 

3. Дубяга В.П., Бесфамильный И.Б. 

Нанотехнологии и мембраны (обзор) // 

Мембраны. – 2005. – №3 (27). – С. 11–16. 

4. Изотопы: свойства, получение, применение / 

Под. ред. В.Ю. Баранова. – М.: Издат. АТ., 

2000. – 704 с. 

5. Тихомиров И.А., Вергун А.П. Разработка, 

моделирование и оптимизация 

электрохроматографических и обменных 

методов разделения изотопов и очистки 

веществ // Известия высших учебных 

заведений "Физика". – 2000. – № 5. – С. 116– 

120. 

6. Кокотов Ю.А., Золотарев П.П., Елькин Г.Э. 

Теоретические основы ионного обмена. – Л.: 

Химия, 1986. – 282 с. 

7. Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., 

Катальников С.Г. Разделение стабильных 

изотопов физико-химическими методами. – 

М.: Энергоатомиздат, 1982. – 208 с. 

8. Федоров Н. Ф. Сорбенты и сорбционные 

процессы. ЛТИ, 1990. 

СЛОЙ ЖИДКОСТИ СО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИ ВИБРАЦИЯХ 

КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ 

Вяткин А.А., Иванова А.А. 

Пермский государственный педагогический университет, 

614990, Пермь, Сибирская, 24 

E-mail: A.A.Vjatkin@mail.ru 

Экспериментально исследуется осредненная 

вибрационная динамика жидкости в 

вертикальном цилиндрическом сосуде со 

свободной верхней границей, совершающем 

поступательные вибрации, поляризованные по 

кругу в горизонтальной плоскости. Изучается 

структура осредненного движения жидкости, 

26 

условия его возникновения. Обнаружено резкое 

возбуждение интенсивного движения жидкости 

во всем объеме полости. Интенсивность достигает 

максимума при возбуждении резонансных 

колебаний системы. Обнаруженное явление 

представляет интерес для вибрационного 

управления тепломассопереносом.


Экспериментальная установка и методика. 

Установка состоит из вибратора, задающего 

круговые поступательные колебания в 

горизонтальной плоскости, кюветы и 

измерительных приборов. В эксперименте 

используются две модели, отличающиеся 

размерами, но при условии, что безразмерный 

параметр 

H R остается постоянным. Модели 

представляют собой вертикальные 

цилиндрические полости высотой H и 

внутренним радиусом R . Верхней и нижней 

границами полости служат две пластины. 

Относительное заполнение во всех опытах 

составляет 0.5. Для измерения угловой скорости 

вращения жидкости используются легкие мелкие 

частицы (маркеры). Наблюдения за волнами, 

возбуждаемыми на поверхности жидкости, 

проводятся в стробоскопическом освещении. 

Визуализатором течений жидкости служит 

алюминиевая пудра. 

Круговые колебания полости в 

горизонтальной плоскости сообщаются 

кривошипным механизмом; амплитуда колебаний 

изменяется в интервале b = 0 − 3 мм, круговая 

частота – в интервале Ω= 0− 70 с -1 . Частота 

вибраций измеряется при помощи цифрового 

тахометра. Измерение амплитуды проводится при 

помощи оптического катетометра типа В630 

непосредственно в ходе экспериментов. Для 

наблюдения за поведением границы раздела над 

кюветой устанавливается видеокамера. 

Подробное описание механического вибратора 

дано в [1]. 

Результаты эксперимента. Зависимость 

угловой скорости вращения поверхности 

жидкости 

Ω 

r 

от частоты вибраций Ω 

представлена на рис. 1, а ( H = 50 мм, R = 55мм) 

и б ( H = 30 мм, R = 35мм). Светлые точки 

отмечают повышение частоты вибрации, темные 

– понижение. С увеличением Ω угловая скорость 

вращения поверхности жидкости резко 

возрастает, наблюдается резонанс. При 

дальнейшем увеличении частоты вибраций 

интенсивность вращения жидкости после 

понижения снова возрастает, наблюдается вторая 

резонансная область (рис. 1, а). Результаты, 

полученные при уменьшении Ω , совпадают с 

полученными при повышении частоты в случае 

малых амплитуд. 

а 

б 

Рис. 1. Зависимость угловой скорости 

вращения поверхности жидкости 

Ωr 

от частоты 

вибраций Ω для амплитуд b = 0.55 (а) и 1.77 мм 

(б). 

При более высоких амплитудах вибраций b 

наблюдается скачкообразное изменение угловой 

скорости вращения поверхности жидкости 

(рис. 1, б). При этом срыв интенсивного вращения 

при повышении Ω и его резкий подъем при 

уменьшении происходят с гистерезисом. С 

увеличением амплитуды глубина гистерезиса 

увеличивается. 

Обсуждение результатов. На рис. 2. показана 

зависимость безразмерной угловой скорости 

вращения поверхности жидкости 

Ω / Ω 

r 

от 

безразмерной частоты вибраций 

Ω/ 

Ω0 

для 

различных значений безразмерной амплитуды 

b/ 

R . Единицей измерения частоты вибраций 

служит собственная частота 

Ω0 

колебаний, 

которые совершает жидкость со свободной 

поверхностью в слое с круглой боковой границей 

под действием силы тяжести. Для определения 

Ω0 

использовано решение для приливных волн 

[2]: 

27


RΩ 

c = 

0 1.841, 5.332, 8.536…, 

c = gh 

где 

– скорость распространения 

волны в мелком бассейне ( h – высота жидкости в 

полости). 

Первый корень решения определяет самую 

низкую собственную частоту гравитационных 

колебаний нашей системы 

1.841 gh 

Ω = 

0 

R . 

Подстановка числовых данных дает значение 

собственной частоты 

Ω = 20.17 

0 

с -1 для кюветы с 

меньшим диаметром и 

Ω = 17.06 

0 

с -1 для большей 

кюветы. 

говорить об удовлетворительном согласии 

резонансной частоты с теоретическим значением. 

Рис. 3. Зависимость максимального значения 

безразмерной угловой скорости вращения 

жидкости 

Ωr 

/ Ω от безразмерной частоты 

вибраций 

Ω / Ω 

0 ; точки 1 – кювета большего 

диаметра, 2 – меньшего. 

Рис. 2. Зависимость безразмерной угловой 

скорости вращения жидкости 

Ωr 

/ Ω от 

безразмерной частоты вибраций 

Ω/ 

Ω0 

для 

различных значений безразмерной амплитуды 

вибраций b/ R = 0.01 (1), 0.018 (2), 0.024 (3), 

0.051 (4), 0.066 (5). 

С повышением b/ 

R резонансный максимум 

смещается в область больших частот вибраций 

(рис. 3). Видно, что малые значения 

( Ω / Ω) 

r max 

не 

полностью совпадают с единицей на оси 

Ω / Ω 

0 . 

Это расхождение с теорией связано с 

приближением малой глубины, сделанное при 

расчете 

Ω 

0 . В рассматриваемой задаче h/ R ≈ 0.4 

для кювет разного радиуса. Тем не менее, можно 

Наблюдения показывают, что наряду с 

азимутальным движением в объеме жидкости 

формируется осредненное радиальное движение в 

виде тороидального вихря. В центре полости 

образуется спираль. Жидкость при этом вблизи 

поверхности движется по направлению к стенкам 

полости, у дна – к центру. Как показано в [3], 

генератором осредненного движения является 

бегущая вдоль азимута волна, образующая в 

вязком пограничном слое вблизи твердых границ 

среднее течение вихревого характера. 

Работа выполнена при поддержке РФФИ 

(грант № 06-08-01123) и администрации ПГПУ 

(грант № 04-07). 


1. Козлов В.Г., Селин Н.В. Экспериментальное 

исследование тепловой конвекции в слое, 

совершающем колебания сферического 

маятника // Конвективные течения… Пермь, 

2005. Вып. 2. С. 5–16. 

1. Ламб Г. Гидродинамика // М.; Л.: ГИТТЛ, 

1947. 928 с. 

3. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя 

// М.: Наука, 1974. 711 с. 

28


ГОРЕНИЕ СИСТЕМЫ 

NI-AL В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ 

Габбасов Р.М., Кирдяшкин А.И. 

Отдел 

структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН, Россия, г. Томск, 

пр. Академический 10/3 

E-mail: Ramilus@ @yandex.ru 

Явление 

самораспространяющегося 

высокотемпературного 

синтеза 

(СВС) в 

настоящее время используется 

для получения 

широкого спектра неорганических соединений и 

сплавов. 

К настоящему времени исследован тепловой 

механизмм воздействия электрического поля 

на 

различные физико–химические процессы в волне 

СВС [1, 2]. Этот механизм реализуется за счет 

джоулева 

подогрева реакционной системы, что 

требует высоких энергетических 

затрат, которые, 

в ряде случаев, экономически не 

оправданны. В 

настоящей 

работе исследуется 

возможность 

нетепловой активации СВС с использованием 

переменного 

электрического 

поля, где 

диссипация энергиии поля внутри реакционной 

системы составляет не более 10 кВт/кг. 

Воздействие переменного электрического поля 

исследовали с помощью 

экспериментальной 

установки (рис. 1). Электрическое напряжение 

величиной до 5 кВ, частотой 5÷200 кГц 

прикладывается к образцу исходной смеси 6 от 

высоковольтного источника 11 через электроды 7, 

10. Электроды 7, 9 и керамическая пластина 8 

предназначены для ограничения 

тока в цепи. 

Величины средней скорости горения по всей 

длине и текущей скорости горения на выделенном 

участке образца определялись путем обработки 

данных видеосъемки процесса. 

Как показывают исследования, при включении 

поля 

происходит значительная интенсификация 

горения, при этом текущеее значение скорости 

процесса (V тек ) монотонно возрастает (рис. 2). 

Увеличение V тек начинается непосредственно 

после подачи напряженияя на образец. При 

выключении 

напряжения V тек монотонно 

уменьшается до 

уровня скорости горения в 

нормальных 

условиях в течение времени 

~ 3 с. Последнее свидетельствует о том, что 

активационный 

эффект 

воздействия 


поля исчезает не мгновенно, а в 

течение некоторого периода (~ 3 с) сохраняется в 

порошковой смеси. 

Рис. 1 - Экспериментальная установка: 

1 – автотрансформатор; 2 – вольфрамовая 

спираль; 

3 – продукт реакции; 4 – волна горения; 5 – 

кварцевая трубка; 6 – исходная смесь; 7, 9 , 10 – 

электроды; 

8 – керамическая пластина; 11 – высоковольтный 

источник 

Рис. 2 - Зависимость текущей скорости 

горения смеси Ni+16мас.% %Al от координаты 

вдоль образца 

С увеличением амплитуды напряжения между 

электродами от 1 кВ до 4,5 кВ средняя скорость 

горения (V ср ) монотонно увеличивается в 2,2 раза 

(рис. 3, а). Интенсификация 

горения достигается 

при достижении напряженияя ~1000В, когда имеет 

место пробой порошковой смеси и установление 

величины электрического тока в цепи порядка 

70÷ 100 мА. При изменении 

частоты 

29


электрического поля от 5 кГц до 200 кГц среднее 

значениее скорости горения практически линейно 

возрастает (рис. 3, б). . 

Данные 

рентгенофазового 

анализа 

показывают, что воздействие 

поля позволяет 

изменить 

состав конечных продуктов реакции 

СВС. 

Например, продукт реакции 

состава 

Ni+14мас.%Al в обычных условиях представляет 

собой смесь фаз Ni, Al 1,1 Ni 0 ,9. При подаче 

напряжения (u = 4 кВ и f = 125 кГц) в процессе 

горения образуется фаза AlNi 3 3. В последнем 

случае снижается доля Ni, Al 1,1 Ni 0,9 , что 

свидетельствует о приближении продуктов к 

равновесному составу. 

спекании порошковых систем в переменном 

электрическом поле. 

Для оценки роли частоты 

переменного тока в 

наблюдаемом 

активационном 

эффекте 

представим порошковую смесь в виде системы 

независимых электропроводящих цепочек частиц 

исходных 

компонентов. 

При протекании 


тока электрическое 

сопротивление цепочки уменьшается вследствие 

удаления оксидных пленок и спекания частиц от 

начального значения R 0 до R k . Последнее в 

пределе близко 

к сопротивлению сплошного 

проводника диаметром равным размеру 

частиц. 

Величина соотношения k= =R 0 /R k характеризует 

однородность течение тока по порошковой смеси. 

Случай k→∞ определяет наименее однородное 


тока, когда 

электроперенос 

происходит вдоль одной случайной цепочки. 

Случай k→1 характеризует наиболее равномерное 

течение тока по объему смеси. 

Рассмотрим 

влияние частоты электрического 

тока 

на величину 

k. В силу наличия скин-эффекта 

при переменномм электрическом токе величина R k 

определяется соотношением: 

: 

R ≈ a(f) ⋅ 

k 

R п 

, 

где R п – сопротивление 

цепочки 

по 

a( f ) 

≈ 0,056⋅ 

d µ ⋅ f / ρ 

постоянному току, 

, 

где d – диаметр 

частиц, ρ – удельное 

сопротивление, µ - магнитная 

проницаемость. 

Для 

разных 

материалов 

величина 

a(f) 

принимает значения, приведенные в таблице 1. 

Таблица 1 

f, 

кГц 0 

a( 

f) 3 

Ni 

1 2 

00 0 

3 1 

46 ,5 

Al 

1 2 

00 

3 1 

5 

Рис. 3 - Зависимость средней скорости горения 

от напряжения (а) и частоты (б) прикладываемых 

на образец (система Ni+16мас.%Al) 

Можно предположить, что активация процесса 

переменным 

электрическим 

полем является 

результатом изменения реакционной активности 

частиц реагентов за счет прохождения 

высокочастотного электрическогоо тока. В зазорах 

между частицами возникают микроразряды, 

которые обеспечивают 

удаление 

оксидных 

пленок, сорбированных примесей 

с поверхности 

частиц, интенсификацию процесса массопереноса 

реагентов, что, в конечном счете, приводит к 

увеличению 

скорости 

гетерогенного 

взаимодействия. 

Ранее 

подобный 

механизм 

активации 

массопереноса 

наблюдался 

при 

Из таблицы 1 видно, что c увеличением 

частоты 

повышается 

значение а(f) и, 

следовательно, 

уменьшается 

k, т. е. течение 


тока по смеси становится более 

однородным. В последнем случае увеличивается 

доля 

частиц 

смеси, активируемых 

микроразрядами, что объясняет наблюдаемую 

интенсификацию 

горения с ростом частоты 

внешнего электрического напряжения. 

Обнаруженны 

ый эффект не может быть вызван 

действием теплового фактора электрического 

поля 

за счет омического подогрева порошковый 

системы во время обработки 

переменным 

электрическим полем. Включение поля в течение 

15с с последующим 

выключением 

перед 

инициированием 

горения практически не влияет 

на скорость реакции и фазовый состав продукта. 

Предварительный джоулевый разогрев смеси в 

этом 

случае не превышает 30÷40 °С. 

30


Работа выполнена при поддержке РФФИ №05- 

03-32139 


1. Кидин Н.И., Филимонов И.А. СВС как 

способ получения композитных материалов 

в условиях джоулевой диссипации энергии // 

3. 

Механика композит. материалов. - 1990. № 6. 

- С. 1106–1112. 

2. Munir Z.A. The effect of external electric fields 

on the nature and properties of materials 

synthesized by self–propagation combustion // 

Mater. Sci. Eng. - 2000. - V. A287, No 2. - P. 

127–137. 

АСИММЕТРИЯ ФОТООБРАЗОВАНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ПИОНОВ 

ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ФОТОНАМИ НА ТЕНЗОРНО ПОЛЯРИЗОВАННЫХ 

ДЕЙТРОНАХ. 

Гаузштейн В. В., Осипов А. В., Сидоров А. А. 

НИИ ЯФ при ТПУ, Ленина 2а 

E-mail: geniy_arm@mail.ru 

На внутренней тензорно поляризованной 

дейтериевой мишени электронного накопителя 

ВЭПП-3 проводятся исследования эксклюзивного 

образования отрицательно заряженных пионов [1- 

3]. В этих экспериментах дифференциальное 

сечение и тензорная анализирующая способность 

реакции измеряются в области больших полярных 

углов вылета и больших импульсов протонов для 

получения новых сведений о динамике нуклоннуклонного 

взаимодействия и структуре дейтрона 

на малых межнуклонных расстояниях. В 

последние годы параметры основных систем 

поляризационного эксперимента были 

значительно улучшены [2,3], что позволило 

наряду с точными измерениями тензорной 

анализирующей способности упругого edрассеяния 

в широком интервале переданных 

импульсов [3] получить данные о реакции 

образования заряженных пионов на тензорно 

поляризованных дейтронах. Эти данные были 

получены двумя методами: регистрацией двух 

протонов на совпадении [4] и регистрацией на 

совпадении двух протонов и электрона. Здесь 

представлены первые результаты этого 

эксперимента. 

Дифференциальное 

сечение 

электрообразования отрицательных пионов для 

2 

q 

малого переданного 4-х импульса связано с 

сечением поглощения виртуальных фотонов 

известным соотношением: 

dσ 

= dσU 

+ ε cos2ϕ 

⋅dσT 

(1) 

dσ 

Величина 

U 

определяет дифференциальное 

сечение поглощения поперечных виртуальных 

фотонов, а dσ T - вклад, обусловленный 

интерференцией двух поляризаций поперечных 

виртуальных фотонов. 

Если азимутальный угол рассеяния электрона 

не определяется, то в результате интегрирования 

по ϕ второе слагаемое в (1) зануляется и процесс 

рассматривается, как фотообразование пионов 

неполяризованными поперечными виртуальными 

фотонами. 

Рис 1. Схема эксперимента: 

1 - накопительная ячейка-мишень, 2 - 

вершинные камеры, 3 – дрейфовые камеры, 4 

– тонкие сцинтилляционные детекторы, 5 – 

ливневые детекторы электронов, 6 – LQ 

поляриметр мишени, 7 – толстые 

сцинтилляционные детекторы. 

Когда плоскость рассеяния электронов 

зафиксирована, процесс электрообразования 

рассматривается как фотообразование на 

31


поперечно поляризованных виртуальных фотонах 

с степенью поляризации ε . В этом случае 

измеряемая тензорная асимметрия сечения 

фотообразования отрицательных мезонов 

определяется не только поляризационным 

состоянием дейтериевой мишени, но и 

поперечной поляризацией виртуальных фотонов. 

Измерения были проведены на электронном 

накопителе ВЭПП-3 с энергией 2 ГэВ при 

толщине внутренней поляризованной 

дейтериевой мишени 6·10 13 атомов/см 2 для двух 

значений тензорной поляризации мишени Р zz = 0.4 

и Р zz = -0.8. На рис. 1 приведена упрощенная 

схема эксперимента. Два плеча основного 

детектора, регистрирующего два протона на 

совпадении, размещались симметрично 

относительно оси электронного пучка. В каждом 

плече детектора осуществлялась идентификация 

протонов, измерение их углов вылета в 

диапазонах полярных углов (50 - 90) градусов и 

азимутальных углов - ±30 градусов относительно 

медианной плоскости детектирующей системы, 

измерение энергии протонов в диапазоне (50 – 

200) МэВ с точностью не хуже 10% и 

определение координат вершины рр-событий с 

точностью 1 мм. Ориентация спина мишени 

определялась направлением ведущего магнитного 

поля, вектор индукции которого находился в 

медианной плоскости двухплечевого детектора 

протонов. В работах [3,4] представлено более 

детальное 

описание 

Рис. 3. Тензорная асимметрия выхода 

реакции в зависимости от энергии поперечно 

поляризованных виртуальных фотонов 

(регистрация тройных совпадений). 

протонных телескопов, поляризованой мишени и 

процедуры измерений тензорной асимметрии. 

Рассеянные электроны регистрировались двумя 

сцинтилляционными ливневыми детекторами, 

которые размещались симметрично относительно 

пучка падающих электронов. Медианная 

плоскость этих детекторов совпадала с 

32 

медианной плоскостью детектора протонов. 

Детекторы электронов были установлены на 

расстоянии 630 мм от центра внутренней ячейкимишени 

и обеспечивали эффективную 

регистрацию рассеянных электронов с энергией 

более 1.3 ГэВ в диапазонах их углов рассеяния 

θ=(1.1-2.3)° и ∆ϕ=±30°. Квадрат переданного 

2 

импульса (- 

q ) не превышал величину 0.0025 

(ГэВ/c) 2 . Для этих условий средняя величина 

поляризации ε составляла 0.85. 

Рис 2. Тензорная асимметрия выхода 

реакции в зависимости от энергии 

неполяризованных виртуальных фотонов 

(регистрация двойных совпадений) 

На Рис. 2 и 3 приведены асимметрии выхода 

реакции по отношению к смене знака тензорной 

поляризации мишени в зависимости от энергии 

виртуального фотона при регистрации двойных и 

тройных совпадений. Результаты, полученные для 

неполяризованных виртуальных фотонов, хорошо 

аппроксимируются линейной зависимостью 

A=a0+a 1 E, где A – тензорная асимметрия выхода, 

E – энергия виртуального фотона. Приведенные 

результаты показывают, что поляризация 

виртуальных фотонов оказывает заметное 

влияние на тензорную асимметрию выхода 

реакции. 

Авторы благодарны участникам коллаборации 

«Дейтрон», с которыми был проведен 

эксперимент на накопителе ВЭПП-3. Работа 

поддержана грантом РФФИ № 05-02-17080. 


1. А. Ю. Логинов, А. В.Осипов, А. А. Сидоров 

и др. Письма ЖЭТФ, т. 67, N10, (1998) 736. 

2. M. V. Dyug, L. M. Isaeva, B. A. Lazarenko et 

all. Nuclear Instrum. and Meth. A489 , (2002), 

121 

3. D. M. Nikolenko, H. Arenhovel, L. M. Barkov 

et all. Phys. Rev. Lett., v 90. 

4. V. N. Stibunov et al, Proceedings SPIN 2004, 

(2004:Treistle, Italy), p 593, Published by 

World Scientific Co. Pte. Ltd., editors, Franco 

Brandamante et all.


ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА ЦЕНТРИФУЖНЫХ 

КАСКАДОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА 

Голдобин Д.Н., Орлов, А.А.*, Скорынин Г.М. 

ФГУП “ПО ”ЭХЗ”, Россия,г. Зеленогорск, Красноярского края; *Томский 

политехнический университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: orlov@phtd.tpu.edu.ru 

На ФГУП ПО ”Электрохимический завод” 

разработана и программно реализована 

имитационная модель нестационарных 

гидравлических и разделительных процессов в 

многокаскаднойтехнологической схеме (ТС) 

разделительного производства. 

По сравнению с ранее известными работами 

[1], рассматриваемая модель имеет следующие 

отличительные особенности: Схема построения 

каскада может быть произвольной и отличаться 

от традиционных симметричных противоточных 

каскадов [1]; Моделируется совокупность 

каскадов вместе со связывающими их линиями 

межкаскадных коммуникаций (МКК); Введена 

универсальная гидравлическая характеристика 

газовых центрифуг (ГЦ) ступеней каскадов, 

позволяющая построить алгоритм, 

моделирующийпроцессы в каскадах, состоящих 

из ГЦ разных типов. 

Разработка базируется на известных в теории 

нестационарных процессов положениях. 

Рассматриваетсямногокаскадная ТС 

разделительного завода, состоящая из К-каскадов. 

( 1 ≤ m ≤ K) 

Каждый каскад m 

состоит из 

m 

ступеней с нумерацией от отвала к отбору. Схема 

соединения ступеней в каскаде может быть 

произвольной, например, так называемой 

параллельно-последовательной. 

Ступень с номером n состоит из 

параллельно соединенных секций; секция 

( 1 ≤ inm 

≤ Snm 

) 

J 

N 

Snm 

inm 

состоит из 

inm 

параллельно 

соединенных газовых центрифуг. ГЦ в секции 

считаются идентичными, секции могут быть 

различными (разное число ГЦ, разные 

геометрические размеры коммуникаций и 

т.д.)Конструктивные параметры К, 

m 

определяются номенклатурой выпускаемой 

продукцией, изменением комплектации и 

технологических характеристик ГЦ. 

Газосодержание каждой ступени каскада ТС 

считается сосредоточенным в нескольких 

выделяемых объемах. При этом газодинамические 

процессы внутри объемов не рассматриваются, и 

полагается, что давление каждого объема 

определяется одной величиной. Принимая 

N 

условие изотермичности, величиной давления 

полностью описывается состояние газа в каждом 

объеме. Основными уравнениями модели при 

рассмотрении нестационарных гидравлических 

процессов являются уравнения сохранения 

вещества в каждом объеме. Детальность описания 

нестационарных процессов зависит от числа 

объемов, на которые разбивается ступень. 

В описываемой модели газосодержание 

ступени n каскада m многокаскадной ТС 

считается сосредоточенным в 10 объемах (для 

восьми секционной ступени). 

Основными уравнениями нестационарных 

гидравлических процессов являются уравнения 

баланса вещества в выделенных объемах. 

Для моделирования нестационарных 

разделительных процессов рассматривается 

однообъемная модель разделительной ступени. 

Газосодержание разделительной ступени 

считается равным сумме газосодержаний всех 

объемов, входящих в состав ступени и 

учитываемых при расчете нестационарной 

гидравлики ТС. Основным уравнением 

нестационарного процесса разделения является 

уравнение баланса обогащаемого компонента 

питающей смеси в ступени n каскада m 

многокаскадной ТС. Концентрации 

межкаскадных потоков питания 

Rkn 

и 

Wkn 

определяются через соответствующие 

концентрации потоков отбора и отвала каскадов с 

учетом транспортной задержки 

zad 

. 

Отборные ступени каскадов имеют некоторые 

особенности, связанные с тем, что часть потоков 

отбора через регуляторы закрутки поступает 

обратно в качестве питания этих ступеней. Кроме 

того, на части каскадов закруточный поток 

подается после прохождения очистительного 

каскада. Следовательно, концентрация 

закруточного потока 

C 

Закр , m изменяется с 

некоторой транспортной задержкой по 

отношению к концентрации потока отбора 

отборной ступени. 

Имитационная модель нестационарных 

процессов представляет собой систему 

дифференциальных уравнений 1-го порядка с 

заданными начальными условиями, которая 

решается численным методом. 

τ 

K 

K 

33


В применяемом алгоритме использована 

неявная схема Эйлера с пересчетом [4], которая 

обладает третьим порядком точности на шаге и 

вторым на интервале. 

Для решения гидравлической задачи 

применяется итерационный метод Ньютона [5]. 

Полученная система нелинейных уравнений на 

каждом шаге итерации сводятся к системе 

линейных уравнений. В разделительной задаче 

система дифференциальных уравнений 

посредством разностных схем преобразуется в 

систему нелинейных уравнений и далее, 

путемлинеаризации в систему линейных 

уравнений. Система линейных 

уравненийрешается методом исключения Гаусса 

[4]. 

На каждом временном шаге решение может 

дополняться расчетом нестационарной 

гидравлики линий МКК, состоящих из 

подкачивающих компрессоров, регуляторов 

давления различных типов и других элементов. 

По описанному алгоритму в среде разработки 

Borland Delphi 6.0 реализован программный 

комплекс и проведены численные исследования 

для различных случаев нестационарных 

возмущений ТС, а именно, закрытие потоков 

питания, отбора и отвала каскадов, изменения 

потоков отбора и питания, перенос точек подачи 

питания, закрытие ступеней и секций каскадов, 

колебание частоты питающего тока ГЦ, 

отключение подкачивающих компрессоров 

отборных линий МКК, изменение загрузки 

оборудования. 

Проведенные численные исследования для 

различных случаев нестационарных возмущений 

ТС, позволяют судить о достаточной 

адекватности описанной модели поведению 

реального объекта. 

Разработанные методы реализации модели на 

ЭВМ, позволяют получать решения в режиме 

реального времени при произвольном наборе 

возмущающих воздействий. 

Модель используетсяв автоматизированной 

системе управления технологической схемой 

(АСУТС) в качестве экспертной системы и в 

компьютерном тренажере для подготовки 

специалистов разделительного производства. 


1. Обогащение урана. Под ред. С. Виллани. 

Пер. с англ. Под ред. И.К. Кикоина. 

Энергоатомиздат. 1983. 

2. Дейч М.Е. Техническая газодинамика, М.: 

Энергия, 1974. 

3. ИдельчикИ.Е. Справочник по 

гидравлическим сопротивлениям, М: 

Машиностроение, 1975. 

4. Пирумов У.Г. Численные методы. М: Изд-во 

Дрофа, 2003. 

5. Бахвалов Н.С. Численные методы. М., 1987. 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВА В СЛОИСТЫХ СРЕДАХ 

Голодников В.В., Кузнецова Н.С., Панов В.А. 

НИИ Высоких напряжений, ТПУ, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 2-А 

E-mail: tevn@hvd.tpu.ru 

Изучение проблемы электроразрядного 

разрушения и рыхления донных грунтов при 

производстве дноуглубительных работ, 

разрушения скальных пород при проходке 

туннелей [1] показало, что особенно остро стоит 

вопрос выбора оптимальной схемы обработки и 

энерговооруженности оборудования. Поскольку 

такие показатели процесса, как глубина шпуров, 

их диаметр и скорость бурения, имеют 

определенные ограничения из-за технических 

возможностей бурильных установок, повышение 

объема разрушения, непосредственно влияющего 

на производительность процесса, можно 

достигнуть за счет оптимизации режима ввода 

энергии в канал разряда, которое дает 

значительные перспективы для улучшения 

энергетических показателей разрушения 

материала. Такая потребность часто возникает 

при разработке донных грунтов и скальных пород 

повышенной прочности. Но и в этом случае 

имеются ограничения, обусловленные 

34 

техническими возможностями импульсного 

генератора. 

Таким образом, для определения путей 

повышения эффективности процесса разрушения 

необходимо исследовать влияние режимов 

энерговвода на характер и объем разрушения 

твердых пород. Для решения задачи выбора 

параметров импульсных генераторов, для 

создания корректной методики выбора и расчета 

режимных и энергетических характеристик 

оборудования электроразрядных технологий 

необходимо создание количественной физикоматематической 

модели, позволяющей описывать 

работу реального импульсного генератора и 

динамику электровзрыва в конденсированных 

средах. Модель должна учитывать связь 

параметров разрядной цепи с напряженнодеформированным 

состоянием материала и его 

разрушением. Целью настоящей работы является 

создание такой модели электровзрыва в 

конденсированных средах применительно к


технологии электроразрядного разрушения при 

производстве дноуглубительных работ, проходке 

туннелей. 

В основе явления электровзрыва лежит 

последовательность взаимосвязанных процессов: 

инициирование канала сквозной проводимости в 

жидкости, импульсный ввод энергии внешнего 

источника в разрядный канал, расширение канала 

разряда, генерация и распространение ударных 

волн, формирование в жидкости переменного во 

времени и пространстве поля давлений и 

массовых скоростей, взаимодействие этого поля с 

разрушаемым твердым материалом, 

формирование в последнем напряженнодеформированного 

состояния, которое, в итоге, 

приводит к трещинообразованию и 

последующему разрушению. По мере 

распространении в жидкости волна достигает 

границы жидкость-твердое тело. При этом она 

частично отражается в жидкость и преломляется в 

твердое тело, создавая в нем поле механических 

напряжений, что приводит к необратимым 

процессам в обрабатываемом материале. 

Типичная технологическая схема 

электроразрядного разрушения при проходке 

туннелей и углублении дна показана на рис. 1. 

Рис. 1. Схема электроразрядной технологии 

углубления дна и проходки туннелей; 1 – 

электродная система, 2 – твердая порода, 3 – 

жидкость, 4 – область разрушения, 5 – ударные 

волны, 6 – разрядный контур импульсного 

генератора. 

Электротехническая часть рассматриваемого 

процесса моделировалась с помощью разрядного 

контура (рис. 1). Плазменный разрядный канал 

аппроксимировался расширяющимся цилиндром 

с сопротивлением R к (t). Сопротивление контура 

r z включает сопротивление ключа S. 

Индуктивность L состоит из индуктивности 

конденсатора С, соединительных проводов и 

коммутатора S. 

Электротехнические уравнения: 

L di / dt + ( rz 

+ Rк 

) ⋅i 

= U, 

dU / dt = −i 

/ C, 

(1) 

совместно с начальными условиями при t=0: 

U(0)=40 кВ, i(0)=0 позволяют определить 

динамику энерговыделения в канале. 

Сопротивление канала в воде определялось 

согласно [2]: 

R (t) = l * 

c 

A ⋅ Rad 

. 

t 

2 

2 

A ⋅ Rad0 

⋅ l 

2 * 

∫ 

i(t) ⋅ Rad ⋅ dt + 

2 

2 ⋅ R 

0 

Уравнение энергобаланса разрядного канала – 

ключевое соотношение, связывающее 

электротехническую часть процесса с волновой 

динамикой в среде и определяющее 

преобразование энергии разряда в энергию 

плазмы и работу, совершаемую каналом при 

расширении: 

2 

2 

dWк 

= Pк 

d( 

πrк 

⋅ lк 

) + d( 

Pк 

⋅πrк 

⋅lк 

) /( γ −1) 

, (2) 

где P к – давление в канале, r к и l к – радиус и 

длина канала соответственно, γ – показатель 

адиабаты. 

Для описания волны, распространяющейся в 

жидкости и волны, преломленной в твердое тело 

использовались уравнения в виде законов 

сохранения импульса, массы, энергии в 

Лагранжевых координатах [3]: 

∂u 

/ ∂t 

= V0 ( R / r) 

∂σ1 

/ ∂r 

+ V ⋅ ( σ1 

− σ 2 ) / R, 

(3) 

σ1 = S1 

− P, σ 2 = S2 

− P, 

u = ∂R 

/ ∂t, 

V = V ⋅ R / r) 

∂R 

/ ∂r, 

V = 1/ ρ , V = 1/ , 

∂e 

в 

0 ( 0 ρ0 

/ ∂t 

= −P 

⋅ ∂V 

/ ∂t 

+ V ⋅ ( S1 ⋅ ∂u 

/ ∂R 

+ S2 

⋅u 

/ R 

(4) 

(5) 

где r и R – начальная и текущая координаты 

элементов среды, u – массовая скорость, ρ 0 , ρ – 

начальная и текущая плотность среды, σ 1 , σ 2 – 

радиальное и тангенциальное напряжения в среде, 

P – давление, S 1 , S 2 , S 3 – компоненты девиатора 

напряжений, e –внутренняя энергия единицы 

массы среды. 

Для решения этих уравнений в жидкости 

применяется разностная схема Рихтмайера, а для 

твердого тела разностная схема Уилкинса [3]. Обе 

схемы используются с учетом псевдовязкости. 

Для границы раздела сред схемы 

модифицированы таким образом, чтобы 

обеспечить непрерывность расчета. 

Полученная система уравнений (3-5) 

совместно с уравнениями состояния сред 

0 

), 

35


позволяют 

определять 

реакцию 

среды на 

импульсное 

воздействие, 

вызванное 

распространением волны. 

Ниже 

приведены 

результаты 

моделирования 

системы сред вода-гранит. 

Вначале разряд 

происходит в воде с начальными 

условиями P=0 

Па, ρ=1000 кг/м 3 . На расстоянии 5 мм волна 

отражается от границы жидкость-твердое тело. 

Начальные условия для гранита: P=0 Па, ρ=2670 

кг/м 3 . Параметры контура: L=5 мкГн, C=10 мкФ, 

U 0 =40 кВ, длина разрядного промежутка l=11 см. 

На рис. 2 показано давление в воде и граните в 

момент времени t=5.55 мкс. 

На графике видно, что волна в воде уже 

отразилась от гранита и возвращается к каналу. 

Волна, преломленная 

в гранит, распространяется 

вглубь твердого тела. . 

Рис. 2. Зависимость давления 

P от расстояния 

R в момент времени t=5.5 мкс 

На рис. 3 показаны напряжения в граните 

после прохождениии волны, здесь σ 1 и σ 2 – 

радиальные и тангенциальные напряжения. 

Рис. 3. Зависимость механических напряжений 

σ в твердом теле от расстояния R в момент 

времени t=5.5 мкс 

Видно, 

что 

напряжения σ 2 являются 

растягивающимии и превосходят предел прочности 

гранита на разрыв σ * =8 МПа. Это значит, что в 

окрестности 

границы твердое тело-жидкость 

возникнут условия для зарождения 

и роста 

трещин. 

А энергию, необходимую 

для 

дальнейшего 

прорастания 

образовавшихся 

трещин обеспечивает волна, вновь отраженная от 

канала. 

Представленн 

ные результаты являютсяя частью 

исследования, 

цель которого – создание 

универсальной 

количественной 3-D модели 

электровзрыва 

применительно 

к 

электроразрядным технологиям разрушения и 

обработки материалов. 

Работа 

поддержана 

Российским 

Фондом 

Фундаментальных Исследований (№05-08-50203) 

и CRDF (грант №RUE 1-1360(2)-T0-04). 


: 

1. Ризун А.Р., 

Голень Ю.В., Муштатный 

Г.Н.,Электронная 

обраьотка 

материалов, 

2006. №2. С. 20-22. 

2. Кривицкий 

Е.В., Шамко В.В. Переходные 

процессы при высоковольтном разряде в 

воде. – Киев: Наукова думка, 1979, 207 с. 

3. Уилкинс М.Л. Расчет упруго-пластических 

течений. Вычислительные 

методы 

в 

гидродинамике / Под ред. Ф. Олдер, М.: 

Мир, 1967, 384 c. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕСОВ ПРОТЕКАЮЩИХ 

ПРИ ИМПУЛЬСНЫХ 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДАХ 

В СЛОЕ МЕТАЛЛИ 

ИЧЕСКОЙ 

ЗАГРУЗКИ, 

ПОМЕЩЕННОЙ 

В ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ 

Даниленко Н.Б., Францина Е.В. 

НИИИ ВН, г. Томск, пр. Ленина 2А, 634050 

E-mail: 

dan-nina@ @yandex.ru 

Данная 

работа является продолжением 

исследования динамики накопления продуктов 

эрозии при электроимпульсной 

обработке 

металлической загрузки в слое воды и водных 

растворов [1-4]. Было установлено, что действие 

разряда локализовано, и большая часть энергии 

ЭР идёт 

на нагревание и эрозию электродов, 

которая происходит за счёт локального плавления 

и разбрызгивания металла, с этой точки зрения 

представлялось интересным изучить факторы, 

которые будут влиять на дисперсность 

образующихся 

частиц. К таким 

факторам 

относятся – энергия 

импульса (Е имп ) и энергия 

вспышки 

(Е всп ), т.е чем меньше энергия вспышки, 

тем выше дисперсность образующегося порошка. 

Качественно 

этот механизм 

состоит 

в 

следующем: под действием 

ИЭР, идущего с 

образованием 

искры, происходит 

нагревание 

микроучастков 

на электродах; 

размер 

этих 

участков тем меньше, чем меньше энергия 

разряда, так как размеры последнего растут с 

увеличением энергии. Действительно, в работе [5] 

экспериментально показано, что с уменьшением 

Е всп. размер диспергированных в результате 

электроэрозии частиц уменьшается. В этой работе 

при Е всп = 8 Дж средний диаметр эродированных 

частиц d 8 = 30 мкм, а при Е всп. = 30 Дж средний 

диаметр эродированных частиц d 30 = 100 мкм. 

Причём эти данные получены в условиях, когда 

один 

импульс подаётся на один контакт и 

36


приводит к одной вспышке. В нашем случае, из-за 

наличия многочисленных контактов количество 

вспышек, вызываемых одним импульсом, велико. 

Энергия одного импульса «разменивается» на 

большое (~ 100) количество отдельных вспышек – 

разрядов [6], возникающих на контактах между 

гранулами. С учётом того, что Е имп ≈ 1 Дж 

получаем, что Е всп. ~ 0,01 Дж. Линейная 

экстраполяция размеров частиц [5] к 

Е всп = 0,01 Дж дает ожидаемое d 0,01 = 30 нм, что 

соответствует полученным нами 

экспериментальным данным. Интересно также, 

что в примененной нами системе средний размер 

частиц в широком диапазоне Е всп не зависит от 

Е имп , т.к. рост Е имп приводит не к росту Е всп , а к 

увеличению их количества. Очевидно, что 

регулировать средний размер можно, путем 

изменения качества контактов (площадь, 

расстояние, форму гранул, давление на гранулы) 

и диэлектрических свойств жидкости. 

Таким образом, показано, что за счет размена 

энергии одного импульса на множество вспышек 

при ИЭР в слое металлической загрузки порошки 

(продукты эрозии) получаются нанодисперсные и 

как следствие высоко реакционно-способные. 

Однако не только размеры образующихся 

частиц определяют их высокую активность. 

Состав и структура продуктов взаимодействия 

электроэрозионных порошков с водой также 

может быть индикатором их активности, которая 

зависит как от уже упомянутых факторов, так и 

содержания и вида примесей, наличия, состава и 

свойств поверхностных плёнок и от возможного 

содержания запасённой энергии в форме 

собственных дефектов и особых структур [5-9]. 

Было проведено сравнительное исследование 

свойств порошков алюминия, полученных 

электровзрывом проволочки (ЭВ – порошки) и 

полученных электроэрозией в воде (ЭЭ – 

порошки). ЭВ-порошки после получения 

пассивировали медленной диффузией воздуха во 

взрывную камеру. После этого исследовали 

кинетику их взаимодействия с водой при 

температуре 40 ÷ 80 0 С и состав получающихся 

продуктов [10]. ЭЭ-порошки алюминия получали 

на ЭЭ-установке [2], причём они сразу 

взаимодействовали с водой при ~50 0 С. 

Рентгенофазовый анализ показал, что ЭВпорошки 

в результате реакции с водой давали в 

основном волокнистый оксогидроксид AlOOH – 

бёмит, а ЭЭ-порошок представлял собой, в 

основном, Al(OH) 3 – байерит, частицы которого 

имели разнообразные формы. Исследование 

разложения этих продуктов в режиме 

дифференциально термогравиметрического 

анализа (ДТА) полностью соответствует данным 

рентгенофазового анализа: характер пиков ДТА 

соответствует известным данным для бёмита и 

байерита. 

Эти данные говорят о том, что, несмотря на 

пассивацию, ЭВ-Al даёт менее устойчивую форму 

продуктов (бёмит), чем ЭЭ-Al (байерит). Это 

можно истолковать как наличие более высоких 

локальных температур при реакции ЭВ-порошков 

с водой [10]. Однако это видимо, не связано с 

большей запасённой энергии в ЭВ-порошках, так 

как изменение рН полностью изменяет ситуацию. 

Об этом же говорят результаты для других 

металлов: в случае железа продуктами 

взаимодействия с водой являются Fe, FeO и Fe 2 O 3 . 

Образование оксидов (а не гидроксидов) 

указывает на жёсткие условия при окислении 

нанопорошков. 

Так что причина различий состава продуктов 

окисления, видимо, связана не с запасённой 

энергией, а с условиями протекания реакций, 

например, с наличием сплошных поверхностных 

оксидных плёнок на частицах ЭВ-порошков, 

которые при реакции с водой прорываются 

локально, что способствует формированию 

нитевидных форм продуктов [10]. На ЭЭпорошках, 

которые начинают реагировать с водой 

сразу после образования, таких плёнок, 

естественно нет, и они могут оказаться не 

плотными из-за высоких локальных температур. 

Таким образом, при действии ИЭР на воду 

идентифицируются следующие реакции. 

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 (1); 

4Al + 3O 2 + 6H 2 O = 4Al(OH) 3 (2); 

Fe + H 2 O = FeO+ H 2 (3); 

4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (4); 

С другой стороны известно, что при ИЭР в 

растворах происходят разнообразные химические 

реакции, т.о. ИЭР может быть использован не 

только для синтеза новых материалов 

(нанопорошков оксидов металлов), но и в 

процессах извлечения примесей из воды. 

Подтверждением данного предположения и 

свидетельством высокой химической активности 

получаемых наночастиц являются результаты, 

полученные при ИЭР в слое металлической 

загрузки в водном растворе ионов тяжелых 

металлов. В качестве примесей взяли ряд ионов, 

очистка от которых практически важна и, кроме 

того, они могут демонстрировать возможность 

проведения реакций различных типов. 

Конечно, эти реакции будут зависеть от 

различных факторов и, в частности, от природы 

металла загрузки, физико-химических свойств 

раствора, и его концентрации. С этой точки 

зрения необходимо обсудить возможность и 

место различных типов химических реакций при 

ИЭР. 

Окислительно-восстановительные реакции 

(показаны на примере извлечения ионов хрома из 

растворов при действии ИЭР в слое железной 

загрузки): 

• в чистой воде и очень разбавленных 

растворах металл действует как 

37


восстановитель воды – с образованием 

низших гидроксидов и водорода; 

• в воде, насыщенной кислородом, могут 

образоваться как низшие, так и высшие 

гидроксиды (без образования водорода); 

• при значительной концентрации примесей 

они могут непосредственно 

восстанавливаться наночастицами металла 

или атомарным водородом в момент 

выделения. 

Сокристаллизация 

продуктов 

высокотемпературного гидролиза примеси и 

продукта окисления загрузки (показана на 

примере извлечения ионов Ni 2+ 2- 

и SiO 4 из 

растворов при действии ИЭР в слое железной 

загрузки). 

Химическое взаимодействие без изменения 

степени окисления – хемосорбция ионов примеси 

на продуктах электроэрозии (показано на примере 

3- 

извлечения ионов AsO 4 из растворов при 

действии ИЭР в слое железной загрузки). 

При этом в водной суспензии устанавливается 

характерное для данного металла и данной 

примеси значение рН, причем, как равновесное 

значение, так и кинетика его установления 

зависят от природы и концентрации всех 

компонентов примеси, например, в случае солей, 

от состава и концентрации катиона и аниона. 

Изучение кинетики извлечения 

вышеперечисленных ионов, показало, что она 

определяется кинетикой электроэрозии и 

кинетикой взаимодействия воды и примеси с 

эродированным металлом, если уровень раствора 

в реакторе совпадает с уровнем загрузки; в этом 

случае диффузия примеси к эродированному 

металлу не лимитирует процесс. Так как стадии 

эрозии и химической реакции последовательны и 

скорость электроэрозии больше, то скорость 

очистки зависит от обеих. Кинетика очистки во 

всех изученных случаях имеет первый порядок по 

концентрации примеси. 


1. Даниленко Н.Б., Францина Е.В. 

Исследование динамики накопления 

продуктов эрозии при электроимпульсной 

обработке металлической загрузки // 

Материалы XII Международной НПК 

студентов и молодых ученых "СТТ", Томск: 

Изд-во Томского политехн. ун-та, 2006 – Т.2. 

– С. 235-237 

2. Даниленко Н.Б., Савельев Г.Г.; Яворовский 

Н.А., Юрмазова Т.А., Галанов А.И., 

Балухтин П.В. // Журнал прикладной химии 

– 2005. – Т. 78. – №9. – С. 1463-1468. 

3. Даниленко Н.Б., Савельев Г.Г., Яворовский 

Н.А., Юрмазова Т.А., Хаскельберг М.Б., 

Шаманский В.В. // Журнал прикладной 

химии – 2005. – Т. 78. – №10. – С. 1659-1663. 

4. Даниленко Н.Б., Савельев Г.Г., Яворовский 

Н.А., Юрмазова Т.А. // Журнал прикладной 

химии. – 2007. – Т. 80. – №1. – С. 88-93 

5. Головейко А.Г. // сб.: Физические основы 

электроискровой обработки металлов. М.: 

Наука, 1966. с. 74 – 85. 

6. А.А. Щерба, И.В. Штомпель // Стабилизация 

параметров электрической энергии: Сб. науч. 

тр. Киев: Изд-во Ин-та электродинамики 

НАНУ, 1991, С. 65-73 

7. Фоминский Л.П. // Электронная обработка 

материалов. 1980. № 1. С. 46-49. 

8. Байрамов Р.К. // Журнал прикладной химии. 

2003. Т. 76. № 5. С. 771-773. 

9. Хайнацкий С.А., Зубенко А.А., и др. // 

Электронная обработка материалов. 2005. № 

6. С. 53–58. 

10. Ляшко А.П., Медвинский А.А., и др. // 

Кинетика и катализ. 1990. Т. 31. № 4. С. 967– 

972. 

ВЛИЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЙ НА СКОРОСТЬ 

ГОРЕНИЯ СМЕСЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ 

Димаки И.В., Коротких А.Г., Самусев В.Ф.* 

ГОУ ВПО «Томский политехнический университет», Россия, г. Томск, 

пр. Ленина, 30 

* ГНУ «НИИ прикладной математики и механики ГОУ ВПО «Томского 

государственного университета» 

E-mail: akor@k21.phtd.tpu.ru 

В настоящее время для проверки качества 

деталей ракетных двигателей применяется 

рентгенодефектоскопия; рассматривается 

стерилизация двигателя с помощью излучения. 

Однако потенциальной проблемой при 

стерилизации может быть неоднородное 

облучение, вызывающее изменение скорости 

горения и механических свойств смесевых 

композиций (СК). Как и в случае 

рентгенодефектоскопии, важным параметром при 

выборе вида излучения для стерилизации 

(рентгеновские лучи или гамма-излучение) 

38


является проникающая способность. Ученые из 

Калифорнийского технологического института [1] 

установили, что для удовлетворительной 

стерилизации необходимая доза излучения гаммаквантов 

или рентгеновских лучей составляет 

10 5 Гр. Следует заметить, что 

рентгенодефектоскопия двигателей и их 

стерилизация с помощью рентгеновских лучей 

могут быть легко объединены в одну операцию 

при условии, что суммарная доза будет порядка 

10 5 Гр. 

Хранение двигателя на орбите, находящегося в 

радиационных поясах Ван-Аллена, в течение 

периода от нескольких месяцев до года будет, 

вероятно, оказывать весьма вредное действие на 

свойства топлива и прокладок. Основная часть 

дозы излучения во внутреннем радиационном 

поясе создается протонами. Полагают, что во 

внешнем радиационном поясе преобладают 

электроны. Дозы излучения, создаваемые 

частицами, которые образуются при солнечных 

вспышках солнечным «ветром», солнечным 

электромагнитным излучением и космическими 

лучами, являются незначительными. Мощность 

дозы зависит главным образом от числа протонов, 

соударяющихся с атомами материала, глубина 

проникновения протона зависит от его энергии. 

Энергия протона уменьшается приблизительно по 

линейному закону по мере его проникновения в 

глубь вещества по прямолинейной траектории и 

становится равной нулю при максимуме длины 

пробега протона. 

Кроме ионизации, вызванной столкновением 

протона с атомом поглощающего вещества, 

образуется вторичное излучение (рентгеновские 

лучи), называемое тормозным излучением. 

Величина эффективной дозы тормозного 

излучения имеет тот же порядок, что и доза 

первичных протонов. 

Поскольку масса электрона очень мала по 

сравнению с массой атома поглощающего 

вещества, при столкновении электроны 

отклоняются на большие углы. Следовательно, 

траектория электрона в веществе является 

искривленной и носит случайный характер. 

Приблизительно половина всех падающих 

электронов будет отражена обратно в 

космическое пространство. Глубина 

проникновения оставшихся электронов мала по 

сравнению с толщиной корпуса двигателя. При 

столкновениях частиц образуется тормозное 

излучение, и это вторичное излучение составляет 

существенную часть дозы от излучения внешнего 

радиационного пояса. Поскольку тормозное 

излучение находится в рентгеновской области 

спектра электромагнитного излучения, оно 

обладает большой проникающей способностью. 

Величина тормозного излучения изменяется в 

зависимости от атомного номера поглощающего 

вещества; так, его интенсивность в нержавеющей 

стали будет приблизительно в 2 раза больше, чем 

в алюминии. 

Действие ионизирующего излучения на СК, 

которое, в частности, может рассматриваться как 

метод модификации их свойств без изменения 

химического состава, практически не изучено. 

Важными энергетическими характеристиками СК 

являются температура начала окисления, энергия 

активации, скорость горения. В настоящей работе 

представлены результаты экспериментального 

исследования влияния гамма-излучения на 

характеристики термического разложения и 

процесса горения смесевых композиций на основе 

перхлората аммония (ПХА), бутилкаучука марки 

БКЛ и порошков алюминия. 

Исследования проводились на модельных 

составах на основе перхлората аммония с 

размером частиц (130 ÷ 170) мкм. В качестве 

горючего-связующего использовался бутилкаучук 

марки БКЛ, отвержденный хиноловым эфиром. В 

качестве металлического горючего использовался 

порошок алюминия марки АСД-1. Содержание 

добавки алюминия варьировалось в диапазоне 

(5 ÷ 20) %. Облучение добавки алюминия 

рентгеновским излучением проводилось на 

установке РУП-200-20-5 при комнатной 

температуре. Энергия излучения составляла 

0.2 МэВ, мощность дозы излучения – 0,29 Гр/с. 

Облучение гамма-квантами осуществляли на 

сильноточном бетатроне. Энергия излучения 

составляла 25 МэВ, мощность дозы излучения – 

0.12 Гр/с. Доза ионизирующего излучения 

составляла в обоих случаях ∼ 10 3 Гр. 

Изучение кинетики термического разложения 

необлученных и облученных в момент 

разложения образцов проводилось по методике и 

на установке, описанных в работе [2]. В 

экспериментах использовались навески массой 

(10 ÷ 20) мг. Для дифференциального 

термического анализа (ДТА) масса навески 

составляла 100 мг. Для предотвращения 

возможного изменения термостойкости смеси 

ПХА + Al при хранении приготовление образцов 

проводилось только для одной серии опытов 

(продолжительность хранения не превышала трех 

дней). 

При проведении экспериментов по измерению 

скорости горения смесевых композиций 

использовались образцы диаметром 10 мм и 

высотой (30 ÷ 40) мм, изготовленные методом 

прессования. Измерение скорости горения СК 

проводилось в бомбе постоянного давления 

(БПД), заполненной азотом при давлении 

4.5 МПа. Порядок проведения экспериментов 

следующий. Образец крепился на специальной 

платформе и помещался в камеру БПД, которая 

заполнялась азотом до заданного давления. 

Процесс горения фиксировался визуально по 

появлению пламени через окна в БПД. Скорость 

горения определялась по времени прохождения 

39


фронта волны горения через определенный 

участок заряда (методом сгорающих проволочек). 

На каждую экспериментальную точку 

проводилось несколько дублирующих опытов. 

Результаты изотермического разложения 

образцов чистого перхлората аммония и ПХА, 

содержащего порошок алюминия, при 

температурах 250, 265 °С показали, что введение 

добавки алюминия от 5 до 20 % не приводит к 

изменениям скорости изотермического 

разложения перхлората аммония. По данным ДТА 

добавка алюминия незначительно снижает начало 

высокотемпературного разложения ∼ (20 ÷ 40) °С. 

Результаты изотермического разложения 

образцов ПХА, содержащего 10 % облученного 

алюминия при температуре 265 °С показали, что 

облучение рентгеновским и гамма-излучением 

дозой порядка 10 3 Гр добавок металлов не 

изменят их каталитических свойств. Это может 

быть объяснено отсутствием влияния таких видов 

и доз облучения на физико-химические свойства 

металлов. Однако изменение каталитических 

свойств можно ожидать при воздействии на 

добавки алюминия нейтронного излучения или 

при облучении большими дозами. 

Также были проведены экспериментальные 

исследования по воздействию гамма-излучения на 

неметаллизированные смесевые композиции. 

Полученные данные показали, что воздействие 

гамма-излучения при дозах порядка 10 5 Гр 

приводит к уменьшению скорости горения СК на 

(20 ÷ 25) %. При этом облучение при меньшей 

мощности оказывает более сильное влияние. Повидимому, 

это вызвано влиянием излучения на 

окислитель (ПХА) и горючее-связующее (БКЛ) 

СК. Результаты оценок влияния излучений на 

некоторые полимеры и окислитель 

высокоэнергетических композиций представлены 

в работах [3, 4]. Снижение скорости горения 

облученных образцов СК, по-видимому, вызвано 

изменением физических свойств горючегосвязующего 

и его тепловыделением в 

конденсированной фазе. 


1. Freeman E.S., and Anderson D.A. The use of 

DTA for investigating the effects of radiation on 

crystalline ammonium perchlorate // Journal 

Phys. Chem. 1959. V. 63. P. 1344. 

2. Скорик А.И., Болдырев В.В. Установка для 

изучения кинетики термического разложения 

твердых веществ в момент облучения // 

Журнал физической химии. 1961. Т. 35, № 6. 

С. 1370–1371. 

3. Милехин Ю.М., Коптелов А.А., Садовничий 

Д.Н., Шишов Н.И., Бестужева Т.А., 

Бутенко Е.А. Термическое разложение 

сложноэфирного полиуретана и эластомеров 

на его основе подвергнутых воздействию 

гамма-излучения // Физика горения и взрыва. 

2006. Т. 42, № 2. С. 133–138. 

4. Струнин В.А., Манелис Г.Б., Пономарев 

А.Н., Тальрозе В.Л. Влияние 

ионизирующего излучения на горение 

перхлората аммония и смесевых систем на 

его основе // Физика горения и взрыва. 1968. 

№ 4. С. 584–590. 

ИЗУЧЕНИЕ ФОТОСОРБЦИОННЫХ СВОИСТВ ОКСИДА МАГНИЯ 

ФОТОМАНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 

Екимова И.А. 

Томский Государственный Университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36 

Е-mail: ekimova_ira80@mail.ru 

Исследования 

молекулярных 

фотостимулированных процессов – фотосорбции, 

фотокаталитических и фотохимических реакций в 

гетерогенных системах твёрдое тело – газ важны 

и актуальны в связи с теоретическими 

проблемами взаимодействия молекул на 

поверхности твёрдого тела, проблемами физики 

поверхности, гетерогенного темнового и 

фотокатализа. Практический интерес к 

поверхностным фотостимулированным явлениям 

связан с решением задач использования 

солнечной энергии, с созданием систем для 

очистки окружающей среды, с разработкой новых 

технологий. Такие явления необходимо 

учитывать и в вопросах повышения фото- и 

радиационной стойкости конструкционных 

материалов, в частности, оптических, 

используемых, как правило, в газовой среде. 

Фотоактивация молекулярных процессов на 

поверхности твёрдого тела определяется 

возбуждением, миграцией, захватом и 

рекомбинацией фотоэлектронов и фотодырок, в 

результате которых создаются центры адсорбции 

и катализа. 

Настоящая работа имеет целью изучение 

фотосорбции простых газов (кислорода и 

водорода) на четырёх образцах оксида магния, 

отличавшихся способом получения и, как 

следствие, величиной удельной поверхности (57– 

154 м 2 /гр.) и кислотно-основными свойствами [1]. 

40


Обсуждаемые ниже результаты получены 

традиционным для исследований такого рода 

фотоманометрическим методом. Для измерения 

давления использовался манометр типа Пирани с 

рабочим диапазоном 10⎯ 4 –30 Па. 

Для проведения опытов порошкообразные 

образцы помещались в кварцевую кювету 

(обычно плоскую) или наносились тонким слоем 

из водных суспензий на внутреннюю часть 

вакуумной кюветы. Для очистки и обезгаживания 

образцов использовались вакуумные установки, 

аналогичные описанным в работе [2], 

позволяющие получать и длительное время 

сохранять в реакторе вакуум порядка 10⎯ 5 –10⎯ 6 Па 

и в значительной мере предотвращающие 

возможность загрязнения адсорбентов парами 

органических соединений. 

Все оксидные адсорбенты перед началом 

измерений очищались от ранее адсорбированных 

органических загрязнений многочасовой 

прокалкой в атмосфере кислорода при 

температурах 673 К-723 К с последующим 

прогревом в вакууме. 

Для освещения адсорбентов использовалась 

лампа ДРТ-230, которая питалась переменным 

током и обдувалась потоком воздуха, в результате 

чего был выделен жесткий УФ и уменьшена 

видимая область спектра. 

Кислород, необходимый для проведения 

опытов получался непосредственно в установке 

разложением вакуумтренированного при 

температуре начала разложения перманганата 

калия с последующей дополнительной очисткой 

газа с помощью ловушки, охлаждаемой жидким 

азотом. 

Водород получали разложением гидрида 

титана. Преимущество такого источника в том, 

что использованный водород полностью 

поглощается им после прекращения нагрева. 

Термодесорбционные измерения проводились 

в интервале температур от 293 К до 660 К. Нагрев 

производился специально изготовленной печью с 

малыми тепловыми потерями. Температура 

образца Т повышалась по линейному закону: 

T=To+βt, где t-время (сек), To=293 K, β≈0,3 K/c. 

На оксиде магния обнаружена фотосорбция 

кислорода, водорода, метана и других газов, а 

также фотодиссоциация закиси азота [2]. Все 

указанные фотопроцессы имеют место в области 

длин волн короче 260 нм. 

Оксид магния относится к диэлектрикам. 

Ширина запрещённой зоны кристалла составляет 

по разным данным 7,4-15,0 эВ [3]. В то же время 

красная граница спектра действия оксида как 

фотокатализатора приходится на область длин 

волн около 310 нм (4,0 эВ) [3]. Это значит, что за 

поглощение света, приводящее к фотореакциям, 

ответственны переходы в некоторых активных 

центрах кристалла или в адсорбированных 

молекулах, а не междузонные переходы. 

Существуют, однако, веские аргументы в пользу 

того, что свет поглощается именно твёрдым 

телом, а не адсорбированными молекулами [4]. 

Оксид магния имеет собственное поглощение 

в области вакуумного ультрафиолета [5], обладает 

высокой химической и термической 

устойчивостью, не меняет стехиометрического 

состава и кристаллической структуры. Он 

обладает низкой темновой адсорбцией и 

каталитической активностью [6]. Всё это делает 

MgO удобным объектом для исследования 

фотосорбционных и фотокаталитических 

процессов. 

Для фотосорбции кислорода и водорода на 

всех образцах оксида магния активно излучение с 

λ≈254 нм. При комнатной температуре 

фотосорбция полностью необратима; обратимость 

появляется при 373 К и достигает 100% при 

573 К. В этом же интервале температур 

происходит выделение фотосорбированных 

кислорода и частично водорода. Скорость 

фотосорбции сильно зависит от интенсивности 

света. Показано, что с её ростом увеличивается и 

скорость фотосорбции. 

Необходимо отметить, что образцы MgO в 

отношении фотосорбции кислорода и водорода 

обладают “памятью” к предварительному (до 

впуска газа) освещению при комнатной 

температуре. По мере повышения температуры, 

при которой производится освещение, эффект 

“памяти” уменьшается. 

Таким образом был показан общий характер 

фотосорбции О 2 и Н 2 для всех образцов оксида 

магния в подтверждение имеющихся 

литературных данных. Обнаруженные отличия 

при качественном анализе позволяют надеяться 

на установление корреляций между активностью 

центров фотосорбции акцепторного (кислород) и 

донорного (водород) газов с другими свойствами 

поверхности MgO. 

В ходе исследований был установлен новый 

(для MgO) эффект - фотоиндуцированная 

адсорболюминесценция, который проявляется в 

виде вспышки люминесценции, характерной для 

твердого тела, при постсорбции водорода на 

предварительно УФ – облученных образцах. 

Впервые это явление было зарегистрировано 

Андреевым и Котельниковым [7] и получило 

название ФИАЛ. Авторы предложили механизм, 

согласно которому водород адсорбируется на 

возбужденных светом центрах О⎯, образуя 

гидроксилы в возбужденном состоянии. Энергия 

возбуждения либо высвечивается 

непосредственно: 

Н 2 + Оs⎯ → (ОHs⎯)* + H˙ (1) 

(ОHs⎯)* → ОHs⎯ + hυ (2) 

либо передается твердому телу, вызывая его 

люминесценцию. 

Позднее авторы [8] предложили следующий 

механизм этих процессов. На первой стадии 

41


происходит диссоциативная хемосорбция 

водородом на активных поверхностных центрах 

Оs¯ (1). Следует отметить, что процесс (1) 

активационный, с понижением температуры 

вероятность его протекания падает. 

Образовавшийся радикал Н˙ взаимодействует с 

координационнонасыщенным поверхностным 

кислородом О²¯(LC)s с образованием свободного 

электрона 

О²¯(LC)s + Н˙ → ОHs⎯ + ė (3) 

который затем захватывается ловушкой, 

например: 

ė + Va → F + + hυ, (4) 

где Va-анионная вакансия. 

Вероятен и другой процесс: 

Оs⎯ + Н˙ → ОHs⎯ + Q (5) 

Н˙ + Н˙ → H 2 + Q (6) 

MgO + Q → (MgO)* → MgO + hυ (7) 

Для качественной оценки этого эффекта нами 

были сняты спектры термодесорбции 

фотосорбированного кислорода и 

фотосорбированного кислорода после впуска 

водорода. При сопоставлении спектров между 

собой видно, что все они имеют одинаковые 

формы; а изменяются лишь площади под 

кривыми. 

Процесс термодесорбции характеризуется 

следующими уравнениями: 

O 2 s¯ → O 2 ↑ + ės (8) 

V(Vc + h) → Vc + h (9) 

h + O 2¯ → O 2 ↑ , (10) 

здесь ės-электрон, локализованный на 

поверхности; V- v-центр; Vc-катионная вакансия; 

h-дырка. 

Можно предположить, что атом водорода 

рекомбинирует с поверхностным центром O 2 s¯ по 

реакции 

Н˙ + O 2 s¯ → HO 2¯ (11) 

и эта рекомбинация приводит к уменьшению 

площади под термодесорбционными кривыми 

вследствие уменьшения количества 

десорбируемого кислорода. 

В заключение необходимо отметить, что в 

нашем случае наиболее вероятен последний 

предложенный в статье механизм протекания 

ФИАЛ на оксиде магния. Эта модель 

фотопроцессов основывается на 

экспериментальных данных, полученных 

фотоманометрическим методом. 


1. Екимова И. А., Минакова Т. С. Кислотноосновное 

состояние поверхности оксида 

магния // VII Всероссийский симпозиум с 

участием иностранных ученных 

“Актуальные проблемы теории адсорбции, 

модифицирования поверхности и разделения 

веществ”. Материалы докладов. – Москва – 

Клязьма, 2002. С. 94. 

2. Артемьев Ю. М., Рябчук В.К. Введение в 

гетерогенный фотокатализ: Учеб. Пособие. – 

СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999. 

3. Кластерные модели в теории 

фотосорбционных и фотокаталитических 

процессов на окиси магния/ Смирнов Е.П. – 

Успехи фотоники, вып.7. – Л.:Изд–во 

Ленингр.ун-та, 1980. 

4. Лисаченко А.А., Вилесов Ф.И. 

Фотокаталитические свойства окислов в 

области несобственного поглощения. – В кн.: 

Успехи фотоники. Вып.4, 1974. 

5. Вилесов Ф.И., Котельников В.А., Лисаченко 

А.А. В сб.: "Молекулярная фотоника". Издво 

"Наука", Ленингр. отд., Л., 1970. 

6. Крылов О.В. Катализ неметаллами. Изд. 

"Химия", М., 1967. 

7. Андреев Н.С., Котельников В.А. Кинетика и 

катализ, 15, 1612, 1974. 

8. Andreev N.S., Emeline A.V. and the others. 

Photoinduced chesorluminescence from radical 

processes on ZrO2 surfaces. – Chemical Physics 

Letters, 2000. 

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В 

НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ 

Ермаков С.А., Дрожжин А.И., Ермаков А.П. 

Воронежский государственный технический университет, Россия, г.Воронеж, 

Московский пр.14 

E-mail: ermakovs@voronezh.net, terrabyte1@yandex.ru 

Нитевидные кристаллы (НК) являются 

бездислокационными, имеют высокую прочность 

и являются удобными модельными образцами для 

применения в науке, медицине и 

информационных системах. Наиболее 

замечательной особенностью НК является их 

высокая упругая прочность. Рекордная прочность 

НК приближается к нижнему пределу, 

теоретически рассчитанному для 

бездислокационной кристаллической решетки. 

Поэтому НК являются уникальными модельными 

объектами для проведения физического экс- 

42


перимента и выяснения причин, приводящих к 

снижению на один-три порядка прочности 

реальных массивных монокристаллов. По 

сравнению с массивными монокристаллами одних 

и тех же веществ, НК на один-три порядка более 

стойки к воздействию агрессивных сред, что 

обеспечивает стабильность их структуры и 

свойств. НК имеют и ряд других необычных 

свойств, которые по предсказаниям теории 

должны наблюдаться только в кристаллах с 

идеальным строением. 

В качестве образцов использовались как 

бездислокационные, так и нитевидные кристаллы 

(НК) с дислокациями, предварительно 

введенными пластической деформацией. НК с 

предварительно введенными дислокациями, как и 

в массивных монокристаллах, релаксация 

напряжений протекает плавно, без «задержки», а 

скачкообразности процесса не наблюдается. 

Глубина релаксации возрастает по мере 

увеличения температуры испытаний. 

НК являются уникальными модельными 

объектами для изучения размерных эффектов 

большинства физических свойств [1,2] и релаксационных 

явлений [3], а также природы 

высокой прочности твердых тел [4]. Изучение 

размерных эффектов физических свойств в 

твердых телах важно прежде всего с научной 

точки зрения, например для исследования 

механизмов пластической деформации вблизи 

поверхности твердых тел. К существенным 

особенностям исходно бездислокационных НК 

германия следует отнести задержку начала 

ползучести, скачкообразность протекания и 

"прекращение" ползучести. 

Релаксацию напряжений в бездислокационных 

НК изучали при нагружении кручением и 

различных температурах. Внешнее механическое 

воздействие приводило к перераспределению как 

внутренних напряжений, так и точечных 

дефектов. При увеличении внешнего воздействия 

ростовые точечные дефекты постепенно 

переходили в энергетически более выгодные 

положения. По мере роста напряжения внешнего 

воздействия происходило не только 

перераспределение точечных дефектов, но и 

рождение новых дефектов. Это соответствовало 

границе упругопластического перехода и 

наблюдалось в эксперименте в момент появления 

скачков на кривой релаксации. 

Выявлено, что границу перехода от упругого 

поведения (стадия инкубационного периода) к 

пластическому (начальная стадия) определяет 

эффект генерации дислокаций в микрообъемах 

концентрации внутренних упругих напряжений у 

наиболее эффективных поверхностных 

концентраторов. Экспериментально обнаружено, 

что рождение первых дислокаций не приводит к 

их массовому размножению и необратимой 

пластической деформации всего объема НК. При 

этом поглощается лишь часть упругой энергии в 

зоне наиболее эффективного концентратора и в 

локальном микрообъеме его образуется градиент 

дислокаций, который может достигать 10 17 м -3 , а в 

НК зарождается первый очаг сдвиговой 

деформации, свидетельствующий о появлении в 

образце начальной стадии пластичности. 

В исходных НК Ge при напряжении τ 0 

меньшем τ у при 620К характерной чертой 

релаксации напряжений являлась 

скачкообразность процесса. Релаксация 

представляла собой множество «ступеней», 

характеризовавшихся временем «задержки» 

(ожидания) начала релаксации, за которой 

следовал быстропротекающий процесс 

пластического течения. Пластическая деформация 

при релаксации протекает избирательно в местах 

наибольших эффективных напряжений. 

Скачкообразность процесса свидетельствует о 

существовании в бездислокационных НК таких 

областей концентрации эффективных 

напряжений и о большом влиянии термических 

флуктуаций на зарождение дислокаций. 

Отсутствие релаксации или крайне малая ее 

величина, сравнимая с чувствительностью 

установки в течение некоторого промежутка 

времени, могло быть следствием «недостаточной» 

величины вероятности процесса зарождения либо 

размножения дислокаций в НК при 620К и уровне 

напряжений τ 0


упругая деформация γ упр = ∆τ/G, где G - модуль 

сдвига, уменьшалась только за счет пластической 

деформации γ пл ~γ упр . Представим 

дислокационную пластичность в следующем 

виде: γ пл ~ b⋅L⋅Λ. Примем, что в начальный 

момент процесса релаксации дислокации 

зарождались у поверхности НК и продвигалась 

вглубь кристалла на среднее расстояние 

перемещения дислокаций L ~ 0,1d. Найдем, 

исходя из того, что вектор Бюргерса b ~ 4⋅10 -10 м, 

что для обеспечения наблюдаемой в эксперименте 

пластической деформации γ пл = 6⋅10 -5 в НК Ge 

диаметром d ~ 10 -5 м необходима плотность 

дислокаций Λ ~ 1,5⋅10 11 м -2 . 

Если считать, что дислокации при релаксации 

перемещались вглубь кристалла на большую 

величину L ~ 0,3d то в этом случае Λ~5⋅10 10 м -2 . 

Ввиду того, что исходный НК обычно 

претерпевает несколько «ступеней» релаксации 

напряжений, то на стадии микропластичности 

результирующее значение пластической 

деформации γ пл ~10 -4 . Для обеспечения 

наблюдаемой в опыте деформации в НК d ~ 10 -5 м 

при L~0,5d необходима Λ ~ 5⋅10 10 м -2 . 

Такой большой плотности дислокаций в НК до 

релаксации напряжений не было обнаружено ни 

рентгеноструктурными, ни экспериментами по 

травлению и др. Это позволило предположить, 

что в исходном НК, после его нагружения (в 

процессе релаксации напряжений), 

осуществлялось зарождение дислокаций. 

Гомогенное зарождение дислокаций при 

напряжениях, температурах и временах, при 

которых проводились эксперименты, невозможно 

[3]. Поэтому следует предположить, что в 

процессе релаксации напряжений осуществлялось 

гетерогенное зарождение дислокаций в объемах 

концентрации напряжений у поверхностных 

дефектов при участии термических флуктуаций. В 

пользу этого предположения служил тот факт, что 

при кручении скалывающие напряжения 

максимальны у поверхности. 

На поверхности НК часто присутствовали 

дефекты (ступени роста, раковины и т.д.), 

которые являлись эффективными 

l / r 

концентраторами напряжений k = 1+2 , где 

l,r- высота и радиус основания ступени. 

Коэффициенты концентрации k у поверхностных 

ступеней оценены с помощью растрового 

микроскопа. Приняв r~4⋅10 -10 м, для наиболее 

высокой ступени роста (l~8⋅10 -8 м) в НК d~3⋅10 -5 м 

получили, что для 90°ступени k max ~90, а для 60°k 

max ~40. Это свидетельствовало в пользу модели 

ввиду того, что у поверхности НК генерация 

дислокаций осуществлялась более легко при 

вдвое меньших напряжениях, чем в объеме. 

Оценки показали, что один акт быстрого 

пластического течения, т.е. один скачок 

релаксации напряжений, мог быть обеспечен 

скоплением дислокаций. Если предположить, что 

скопление порождалось одним источником у 

поверхностного концентратора, то среднее время 

генерации одной дислокации составляло ~10 -4 -10 - 

3 с, что хорошо согласуется с [3]. Считая, что при 

кручении зарождались в основном винтовые 

дислокации получали, что скопление имело длину 

< 5⋅10 -6 м. Предположение не противоречит 

экспериментальным исследованиям [3] и 

результатам компьютерного моделирования 

физических процессов. При предплавильных 

температурах релаксация напряжений протекала 

без наблюдения t 3 . Уменьшение температуры 

приводило к тому, что релаксация напряжений 

протекала относительно плавно при высоких 

напряжениях либо отсутствовала совсем при 

низких напряжениях. Исследования показали, что 

чем ниже температура, тем при больших 

напряжениях не обнаруживалось заметного 

процесса релаксации. Так при 300К и τ ~ 5⋅10 8 Па 

релаксация напряжений не была обнаружена за 

время t ≥ 1,1⋅10 4 с. Для температур и напряжений, 

значения которых меньше некоторых предельных 

величин, t 3 быстро возрастало и превышало время 

эксперимента. Это означало, что в таких условиях 

заметная пластическая деформация в исходных 

НК Ge не наблюдается даже при использовании 

такого высокочувствительного метода 

исследований, как релаксация напряжений. 

Процесс исследования релаксации напряжений 

можно значительно облегчить с помощи 

компьютерного моделирования. 


1. Ермаков С.А. Физическая природа высокой 

прочности нитевидных кристаллов германия 

// Студент и научно-технический прогресс. 

Физика: Матер. ХLIII Междунар. научн. 

студенческой конф. Новосибирск, 2005. 

С.130. 

2. Пластическая деформация нитевидных 

кристаллов /А.М. Беликов, А.И. Дрожжин, 

А.М. Рощупкин и др. - Воронеж: Изд-во 

ВГУ, 1991. 204с. 

3. Ермаков А.П., Дрожжин А.И., Ермаков С.А. 

Особенности релаксации напряжений в 

нитевидных кристаллах германия // Известия 

ТулГУ, Физика. Тула, 2004, в.4. С. 44-53. 

4. Ермаков С.А. Электропластический эффект в 

нитевидных кристаллах полупроводников // 

Ломоносов-2005: Мат. междун. научн. конф. 

студентов, аспирантов и молодых ученых по 

фундаментальным наукам. Москва, 2005. т.2. 

С. 78-80. 

44


ПРИМЕНЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ 

ПОЛУПРОВОДНИКОВ 

Ермаков С.А., Дрожжин А.И., Ермаков А.П. 

Воронежский государственный технический университет, Россия, г.Воронеж, 

Московский пр.14 

E-mail: ermakovs@voronezh.net, terrabyte1@yandex.ru 

Как показывает анализ, большинство 

автоматизированных систем обработки 

информации в общем случае представляет собой 

территориально распределенные системы 

интенсивно 

взаимодействующих 

(синхронизирующихся) между собой по данным и 

управлению локальных вычислительных сетей и 

отдельных ЭВМ. 

Под угрозой обычно понимается потенциально 

возможное событие, действие, процесс или 

явление, которое может привести к нанесению 

ущерба чьим-либо интересам. В силу 

особенностей современных информационных 

систем существует значительное число различных 

видов угроз безопасности субъектов 

информационных отношений. Нарушение 

безопасности - реализация угрозы безопасности. 

Угроза интересам субъектов информационных 

отношений - это потенциально возможное 

событие, процесс или явление, которое 

посредством воздействия на информацию или 

другие компоненты АС может прямо или 

косвенно привести к нанесению ущерба 

интересам данных субъектов. 

Под косвенными каналами проникновения в 

систему понимают такие каналы, использование 

которых не требует проникновения в помещения, 

где расположены компоненты системы. Для 

использования прямых каналов такое 

проникновение необходимо. Прямые каналы 

утечки информации могут использоваться без 

внесения изменений в компоненты системы или с 

изменениями компонентов. По типу основного 

средства, используемого для реализации угрозы 

все возможные каналы можно условно разделить 

на три группы, где таковыми средствами 

являются: человек, программа или аппаратура 

(датчики). 

По способу получения информации 

потенциальные каналы доступа можно разделить 

на: 

–физический; 

–электромагнитный (перехват излучений); 

–информационный 

(программноматематический). 

При контактном не санкционируемом 

действии возможные угрозы информации 

реализуются путем доступа к элементам 

автоматизированных систем, к носителям 

информации, к самой вводимой и выводимой 

информации, результатам, к программному 

обеспечению, в том числе к операционным 

системам, а также путем подключения к линиям 

связи. 

При бесконтактном доступе, например, по 

электромагнитному каналу, возможные угрозы 

информации реализуются перехватом излучений 

аппаратуры сетей, в том числе наводимых в 

токопроводящих коммуникациях и цепях 

питания, перехватом информации в линиях связи, 

вводом в линии связи ложной информации, 

визуальным наблюдением устройств отображения 

информации, прослушиванием переговоров 

персонала систем и пользователей. 

Одним из важнейших аспектов проблемы 

обеспечения безопасности информационных 

систем является наличие высокоточных и 

надежных преобразователей, служащих 

физической основой для создания датчиков 

различных величин и аналитической базой для 

определения, анализа и классификации 

возможных угроз безопасности 

автоматизированных систем. Перечень угроз, 

оценки вероятностей их реализации, а также 

модель нарушителя служат теоретической 

основой для проведения анализа риска и 

формулирования требований к системе защиты 

информационных систем. 

В этой связи изучены возможности создания 

миниатюрных преобразователей на основе 

нитевидных кристаллов (НК) кремния. Показана 

возможность применения их в информационных 

системах для измерения давления и деформаций в 

композиционных материалах, а также 

температуры и скорости газожидкостного 

потоков. Наиболее замечательной особенностью 

НК является то, что они представляют собой 

самую прочную форму из всех известных 

разновидностей твердого тела 

Полупроводниковые преобразователи на 

основе НК обладают высокой 

тензочувствительностью и малыми габаритами. 

Установлено, что структура НК совершенна, а 

физические свойства приближаются к 

теоретически рассчитанным для идеальной 

кристаллической решетки. Все это создает 

условия для непосредственного использования 

НК в качестве преобразователей 

высокочувствительных, миниатюрных и малоинерционных 

датчиков. 

Кристаллы р-типа имели ориентацию оси 

роста [111], соответствующую направлению 

45


максимального значения коэффициента 

тензочувствительности. НК отбирались 

диаметром 20-80мкм, длиной 10-20мм, боковая 

грань имела вид правильного шестигранника. Для 

изготовления чувствительных элементов отбирались 

НК кремния диаметром 20-50мкм с малой 

конусностью и без оптически различимых 

дефектов на поверхности. После приварки к НК 

омических контактов исследовались 

механические и электрические свойства образцов 

в диапазоне температур 300-450К. В исследуемом 

диапазоне температур изготовленные на основе 

НК элементы при растяжении деформировались 

квазиупруго вплоть до напряжений разрушения. 

Разрушение обычно происходило хрупко в 

результате скола по плотно упакованным 

плоскостям {111}. Рентгенографически и методом 

травления обнаружены следы пластического течения 

в месте скола. Диаграммы деформации НК 

линейны, отклонение от закона Гука на них 

обнаруживалось только при деформациях >1%. 

Признаки микропластичности в НК были 

обнаружены только в локальных зонах наличия 

дефектов вблизи поверхности при длительной 

выдержке (~1ч) и при больших нагрузках 

>30кг/мм 2 либо относительных деформациях 

>0,5%. Прочность на разрыв НК диаметром 

20мкм составляла ~ 300 кг/мм 2 , а диаметром 

более 50 мкм - около 100кг/мм 2 . Предельная 

упругая деформация достигала 0,8%, при этом 

25% образцов показывали предельную упругую 

деформацию ≥1% . 

Фон внутреннего трения Q -1 при комнатной 

температуре мал (~10 -4 ) и не зависит от диаметра 

НК. В широком диапазоне температур на кривых 

Q -1( Т) не обнаружено никаких особенностей. 

Амплитудная зависимость Q -1 не наблюдалась 

вплоть до деформаций ~ 0,1%. При комнатной 

температуре и слабых электрических токах НК 

выдерживали ~10 7 циклов знакопеременной 

деформации (растяжение, изгиб, кручение) с 

амплитудой ~0,1% без разрушения и заметного 

изменения структуры. Это, на наш взгляд, 

свидетельствует об отсутствии в НК подвижных 

дефектов, способных рассеивать энергию упругих 

колебаний и приводить к пластической 

деформации. 

Контакты к образцам создавались методом 

точечной электродуговой или ультразвуковой 

сварки. Контактным материалом для дугой 

электросварки служила Pt микропроволока 

диаметром~25 мкм, для ультразвуковой - Al 

микропроволока диаметром~27 мкм. Прочность 

контактов была близка к прочности 

микропроволоки. Контакты получали омичными с 

сопротивлением от десятых долей до единиц Ом. 

Сопротивление контактов ~0,1-1% от общего сопротивления 

чувствительного элемента. Общее 

сопротивление НК с омичными контактами при 

комнатной температуре составляло несколько 

сотен Ом и зависело от геометрических размеров 

НК и от удельного сопротивления материала. 

Вольтамперные характеристики контактов 

линейны вплоть до плотностей тока ~ 800А/см 2 , 

при этом стабильность параметров контактов не 

претерпевала существенных изменений. Образцы 

в исследуемой области температур имели 

линейную зависимость сопротивления от 

температуры. Термический коэффициент 

сопротивления положительный и составлял 3·10 - 

3 К -1 . Коэффициент тензочувствительности при 

комнатной температуре ~80-120. Зависимость 

∆R/R(ε) для ненаклеенных образцов линейна в 

широком диапазоне деформаций. Кроме того, по 

одному или два образца, отличающиеся по 

сопротивлению на ∼0,5 Ом, наклеивали 

связующим на балки из различных материалов и 

исследовали зависимости K(ε) при 300К и 

статическом нагружении. 

Высокие механическая прочность и упругая 

деформация тензорезисторов на основе НК 

позволяют использовать их для измерения 

деформаций деталей с малым радиусом кривизны. 

Удобные геометрические размеры и формы в виде 

нитей с четкой кристаллографической огранкой и 

ориентацией, высокое совершенство структуры и 

связанная с ним высокая циклическая прочность 

позволяют применять тензорезисторы на основе 

НК р Si в качестве стабильных и надежных 

измерителей деформаций, температур, других 

физических величин, а также создавать 

миниатюрные особо прочные тензодатчики и 

использовать их в тензометрии, приборостроении, 

новой технике, материаловедении, 

информационных системах и технологиях. 

Образцы для измерения механических 

параметров в литературе чаще всего называют 

тензорезисторами. По основным своим 

параметрам (усталостной прочности, упругой 

деформации, уровню шумов и др.) 

тензорезисторы на основе НК р Si 

значительно превосходят тензопреобразователи, 

изготовленные из массивных монокристаллов 

кремния. Прочность на разрыв нитевидных 

тензорезисторов составляет ~10 9 Па и почти на 

порядок превышает прочность тензорезисторов из 

массивных монокристаллов. Упругие деформации 

нитевидных тензорезисторов ≥ 1%. НК могут 

быть изогнуты с радиусом кривизны ~2⋅10 -3 м. При 

300К такие тензорезисторы выдерживают без 

заметного изменения свойств до 10 10 циклов 

нагружения либо длительные статические 

нагрузки, что свидетельствует в пользу высокой 

стабильности их свойств в условиях воздействия 

упругих, тепловых, электромагнитных и других 

полей. 

В дальнейшем тензорезисторы послужили 

основой для создания более совершенных 

конструкций называемых измерительными 

микрокомпозитами, которые в свою очередь 

46


послужили базой для создания миниатюрных 

микромодулей. Не вникая в технические 

параметры конструкций образцов на основе НК 

отметим, что они в той ли иной форме являются 

элементами нитевидных тензо- и 

термопреобразователи, имеющих ряд 

преимуществ по сравнению с тензо- и 

термопреобразователями созданными на основе 

массивных монокристаллов. Такие 

преобразователи прежде всего наследуют 

достоинства НК, однако, в сравнении с ними 

имеют лучшие метрологические характеристики, 

лучшие функциональные возможности и, 

следовательно, имеют более широкие границы 

применения. Например, в сравнении с НК, удачно 

выбранная матрица измерительного 

микрокомпозита не только повышает 

чувствительность и улучшает метрологические 

характеристики, но и выполняет роль защитной 

среды, следовательно, расширяет 

функциональные возможности и область 

применения. Разработанные измерительные 

микрокомпозиты пригодны для использовании в 

термо- и тензометрии в качестве миниатюрных, 

малоинерционных (5-50)⋅10 -3 с, 

высокочувствительных и высокостабильных 

преобразователей тепловых величин 

(температуры, скорости газожидкостного потока 

и др.) и преобразователей механических величин 

(деформации, давлений, перемещений и др.). При 

этом к ранее известным достоинствам устройств 

добавляются достоинства измерительного 

микрокомпозита, что в совокупности расширяет 

границы использования НК полупроводников. 

Высокие требования новой техники и 

информационных систем достигаются благодаря 

улучшению метрологических характеристик 

образцов на основе НК р Si . В условиях 

стабильной температуры создаются элементы с 

двумя контактами. Для измерения волновых и 

быстро протекающих процессов требуется 

исключение ″краевого″ эффекта. Поэтому 

контакты к образцам изготавливаются на 

некотором расстоянии от торцов НК. НК с тремя 

и четырьмя контактами содержат в одном 

кристалле соответственно два и три близко 

расположенных (1-2мм) тензо- и термоэлементов. 

Это существенно расширяет функциональные и 

метрологические возможности преобразователей, 

область их практического использования. Такие 

преобразователи позволяют с высокой точностью 

измерять температуру либо ее разность и 

градиент, деформации, напряжения и др. 

Благодаря возможности измерения температуры, 

ее разности и градиента в зоне расположения 

тензопреобразователя имеется возможность учета 

и исключения погрешности определения 

деформации, обусловленной температурным 

воздействием. Учтены ошибки, связанные со 

структурными нарушениями в НК, 

возникающими в процессе градуировки и 

эксплуатации. Это связано с тем, что 

пластическое течение НК приводит к изменению 

электросопротивления и отрицательным образом 

сказывается на погрешности измерений 

контролируемого физического параметра. В 

результате возрастает точность измерения 

физических величин тензо- и терморезисторами, 

измерительными микрокомпозитами и 

микромодулями. Контроль достоверности 

осуществляется автономно при использовании 

дистанционной передачи информации и 

микроЭВМ. 

Возможности применения первичных 

преобразователей на основе НК возрастают, 

благодаря возможности преобразования 

аналогового сигнала преобразователя в 

длительность либо частоту следования 

импульсов. Достоинство электронного частотного 

преобразования перед другими способами 

(электростатическим, магнитным, механическим) 

состоит в том, что, имея преимущества известных 

частотных преобразователей, он применим к 

вновь разработанным и ранее созданным 

устройствам и не требует изменения 

существующих технологий изготовления. 

Частотное преобразование позволяет повысить 

точность измерений вновь созданных и известных 

устройств, что особенно важно при решении 

проблем тензотермометрии и информационных 

технологий. Это открывает пути к автоматизации 

трудоемких процессов измерения, регистрации, 

хранения, обработки, систематизации, поиска и 

использования накопленной информации о 

контролируемых параметрах новой техники и 

информационных систем. 

47


О ВЛИЯНИИ 

ДЛИНЫ ЭМИССИОННОГОО КАНАЛАА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ 

ПЛАЗМЕННОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОНОВ В ФОРВАКУУМНОММ 

ДИАПАЗОНЕ ДАВЛЕНИЙ 

Жирков И.С., Сатин А.Н. 

Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники, 

Россия, г. Томск, пр. Ленина 40 

zhirkov@ms.tusur.ru 

Ряд задач электронно-лучевой 

обработки 


требует 

наличия 

устройств, 

способных генерировать электронный пучок с 

высокой плотностью 

мощности в диапазоне 

давлений 

1 – 15 Па, соответствующих 

форвакууму. На кафедре физикии ТУСУР создан 

источник, использующий эмиссию электронов из 

плазмы газового разряда, предназначенный 

для 

функционирования 

в указанных 

условиях [1]. 

Схема источника представлена на рис. 1. К 

основным элементамм относятся полый катод 1, 

анод 2, являющийся эмиссионным электродом и 

содержащий эмиссионный канал 

3, ускоряющий 

электрод 

– экстрактор 4. Изучение особенностей 

эмиссии электронов из газоразрядной плазмы и 

формирования пучка 

в форвакууме, показали, , что 

одна из основных проблем состоит в высокой 

вероятности потери 

электрической прочности 

ускоряющего промежутка. Причем в зависимости 

от экспериментальных условий эта потеря может 

происходить по двум 

механизмам. Один из них 

представляет 

собой 

пробой газа между 

электродами 2 и 4 ускоряющей 

системы 

и 

инициируется высокой напряженностью поля 

вблизи эмиссионного 

электрода. 

Второй 

механизмм связан с проникновением плазмы 

из 

разрядной области через эмиссионный канал 

3 в 

ускоряющий 

промежуток 

и последующим 

переключением основного разряда с анода 2 на 

экстрактор 4 [2]. Этот пробой 

инициируется 

увеличением 

разрядного 

тока. Вероятность 

реализации 

второгоо 

механизма 

определяется 

соотношением диаметра и длины эмиссионного 

канала, а также концентрацией 

и потенциалом 

эмитирующей плазмы. Это означает возможность 

появления такого варианта пробоя при любых 

давлениях 

газа, при которых 

способен 

существовать разряд. Повышение давления газа 

вызывает 

усиление ионизации в ускоряющем 

промежутке и появление обратного потока ионов 

в плазму. 

Это приводит к возрастанию 

концентрации 

плазмы 

вблизии 

эмиссионной 

границы, ее перемещению 

в сторону 

ускоряющего 

электрода 

и возможному 

проникновению 

в ускоряющий 

промежуток. 

Таким образом, в форвакуумном 

диапазоне 

давлений 

этот механизм реализации пробоя 

становится определяющим. Очевидно, также, , что 

значительная часть потока ионов 

не приходит в 

плазму, но попадает 

на эмиссионный электрод, 

вызывая его травление и нагрев. . В связи с этим 

48 

предельная продолжительность работы источника 

определяется, 

прежде всего, ресурсом 

эмиссионного 

электрода. Очевидный 

путь 

повышения этого ресурса состоит в увеличении 

толщины эмиссионного электрода. В то же время 

это означает и увеличение 

протяженности 

эмиссионного канала, что с одной стороны 

снижает вероятность пробоя, а с другой стороны 

не может 

не сказаться на параметрах 

эмитирующей плазмы и электронного пучка. 

Цель 


работы 

состояла 

в 

экспериментальном исследовании зависимости 

параметров электронного источника от толщины 


электрода в форвакуумном 

диапазоне давлений. 

Рисунок 1 – Плазменный источник электронов 

(1 – полый катод, 2 - анод, 3 –эмиссионный 

канал, 

4 – экстрактор, 5 – плазма, 6 – пучок 

электронов, 7 - фокусирующая система, 8 - 

коллектор). 

Эксперимент 

проводился с электронным 

источником (рис. 1), электрическое 

питание 

которого осуществлялось от 

двух выпрямителей, 

вырабатывающих разрядное U d и ускоряющее U е 

напряжения. Эмитирующая 

граница плазмы 5 

создавалась в одиночном канале 3 анодного 

электрода 2. Фокусировка 

пучка 6 

осуществлялась 

с помощью магнитной линзы 7. 

Регистрация 

тока 

разрядаа и тока эмиссии 

осуществлялась 

посредством 

амперметров I d и I е 

соответственно. 

Как показали результаты измерений, при 

толщине эмиссионного электрода, большей 1,5 

мм токовая 

эффективность 

источника, 

т.е. 

отношение тока пучка к току 

разряда, составляет 

порядка 5% процентов, что существенно меньше, 

чем при толщинах менее 1.5мм [3] при 

тех же


давлениях. Вид вольтамперной 

характеристики 

определяется давлением газа (рис. 2). При 

повышении давления 

характеристика становится 

более крутой, а при достижении напряжением 

на 

ускоряющем промежутке некоторого порогового 

значения, определяемого 

главным 

образом 

геометрическими 

параметрами эмиссионного 

канала, происходит скачкообразное возрастание 

тока, сопровождающееся падением напряжения, 

исчезновением 

пучка и появлением 

яркого 

свечения 

в эмиссионном канале. Это состояние 

сохраняется и при снятии разрядного напряжения. 

Приведенные 


указывают на 

существование третьего механизма реализации 

пробоя ускоряющего промежутка, инициируемого 

ускоряющим напряжением. 

Обсуждение механизма уместно начать 

со 

сравнения 

соотношения 

между 

предельными 

значениями 


напряжения и 

разрядного тока, при превышении 

которых 

происходит пробой, для двух различных толщин 

эмиссионного электрода (Рис.3). При малой 

толщине 

(0,2 мм) увеличение 


напряжения позволяет поднимать 

разрядный 

ток 

(кривая 1). Напротив, при толщине 4 мм (кривая 

2) подъем 

напряжения 

на 

ускоряющем 

промежутке вынуждает снижать разрядный ток. 

Визуальные наблюдения показали также, что 

плазма в эмиссионном канале отделена от 

разрядной плазмы темным слоем, положение 

которогоо изменяетсяя при изменении разрядного 

тока, либо тока в цепи ускоряющего промежутка. 

Вышесказанное 

дает основания 

полагать 

различными механизмы пробоя ускоряющего 

промежутка при малой и большой толщине 


электрода. 

В случае малой 

толщины 

электрода и, соответственно, короткого 

эмиссионного канала увеличение ускоряющего 

напряжения отодвигает плазменную границу и 

предотвращает проникновение разрядной плазмы 

в ускоряющий 

промежуток. 

При большой 

толщине 

электрода и длинном канале подъем 



способен 

вызвать 

развитие 

ионизационных процессов в самом 

канале. Нарастание 

интенсивности 

этих 

процессов приводит 

к эффекту 

полого катода 

(ЭПК), которым в данном случае является 

эмиссионный канал. Эмиссия электронов из 

основного разряда в таком случае выступаетт как 

инициатор 

ионизации и развития 

ЭПК. 

Возрастание тока основного разряда приводит к 

увеличению эмиссиии электронов 

в эмиссионный 

канал и повышению вероятности 

развития ЭПК, 

что проявляется 

в снижении 

предельного 

значения 

U e (Рис. 3). Резкую зависимость 

от 

давления 

(Рис.2), можно объяснить, если иметь в 

виду что 

при давлениях 1-15 Па 

в ускоряющем 

промежутке 

присутствует 

высоковольтный 

тлеющий 

разряд (ВТР) [4], величина тока 

которогоо 

определяется в первую 

очередь 

давлением газа. . Обратный ионный поток ВТР 

способен вызвать дополнительную ионизацию в 

эмиссионном канале. 

1 – I р = 200мАА давление 8Па; 




Рисунок 2 – Вольт амперные характеристики 

плазменного 

источника электронов 

для 

различных давлений и толщине эмиссионного 

электрода 2мм, диаметре 1,5мм. 

1 – диаметр 1мм, толщина 0,2мм; 

2 – диаметр 1,5мм, толщина 4мм 

Рисунок 3 – Характерные 

кривые 

описывающие 

давлении 10Па. 

возникновения 

пробоя, 

при 

Таким 

образом, 


проделанной 

работы показывают, что повышение ресурса 

эмиссионного электрода за счет увеличения 

толщины имеет свои ограничения, вызванные, во- 

и, во- 

первых, снижением эмиссионного тока, 

вторых, возможностью нарушения электрической 

прочности ускоряющего промежутка за счет 

развития эффекта полого катода в эмиссионном 

канале. 


: 

1. Жирков И. С., Бурдовицин В.А., Окс Е.М., 

Федоров 

М.В. Осипов И.В.. Источник 

электронов с плазменным катодом для 

генерации сфокусированного 

пучка 

в 

форвакуумном 


давлений. 

Приборы и техника эксперимента, 2005, №6, 

с.66-68. 

2. В.А.Бурдовицин, М.Н.Куземченко, 

Е.М.Окс. 

Об электрической прочности ускоряющего 

промежутка 

плазменного 

источника 

электронов в форвакуумном 


давлений. ЖТФ, 2002, том 72, выпуск 7 с. 

134-137 

49


3. Жирков И.С., Плазменный источник 

сфокусированного электронного пучка для 

форвакуумного диапазона давлений. 

«Современные проблемы физики, 

технологии и инновационного развития», 

Сборник статей молодых ученых, Томск, 

ТГУ, 2004, с. 129-131. 

4. И.С.Жирков, В.А.Бурдовицин, Е.М.Окс, 

И.В.Осипов Инициирование разряда в 

плазменном источнике электронов с полым 

катодом. ЖТФ, 2006, том 76, выпуск 10, с 

128-132 

ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА 

«МЕТЕОРИТ-3» (КРАСНОЯРСКИЙ КРАЙ) НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ. 

Замятина Ю.Л. 

Томский политехнический университет, г. Томск, пр. Ленина 30. 

E-mail: julia.zamyatina@gmail.com 

В настоящее время накоплен довольно 

обширный экспериментальный материал, 

позволяющий оценить радионуклидный состав 

загрязнения атмосферы и местности, которое 

сформировалось после проведения ядерных 

взрывов. Однако все эти работы связаны либо со 

взрывами, проведенными в атмосфере, либо с 

подземными взрывами, при которых происходили 

вскрытия котловой полости (взрывы с выбросом). 

Работ, посвященных изучению глубинных 

(камуфлетных) подземных ядерных взрывов 

(ПЯВ) очень мало. При этом на долю 

камуфлетных ядерных взрывов приходится 96 % 

от общего количества всех проведенных ПЯВ в 

СССР с 1965 по 1988 гг. [1]. Следует также 

отметить, что условия образования 

радиоактивного потенциального источника 

загрязнения окружающей среды при камуфлетном 

ПЯВ, существенно отличаются от образования и 

распределения радиоактивных продуктов при 

других взрывах. При камуфлетном взрыве разрыв 

ядерного заряда осуществляется под землей без 

образования воронки. В результате взрыва под 

землей образуется шаровая полость, за границами 

(стенками) которой находится зона дробления и 

трещин (также шаровидной формы). Далее 

расположена зона более слабых механических 

эффектов (дробление, смещение пород, 

трещинообразование и т.п.) [2]. При взрыве 

образуются осколочные элементы (“осколки”), а 

также остается неразделившейся значительная 

часть делящегося материала заряда ( 235 U и 239 Pu). 

Часть радиоактивных продуктов взрыва 

выбрасывается в виде шлакообразных частиц и 

пыли в зону дробления породы и трещин. 

Считается, что основная масса радиоактивных 

веществ остается в границах полости и находится 

в расплаве, представляя собой «хранилище» 

радиоактивных отходов (продуктов деления, 

наведенной активности, непрореагировавшей 

части ядерного заряда) [1, 2]. В настоящее время 

отсутствуют надежные методы долгосрочных 

прогнозов поведения таких радиоактивных 

отходов. Эти объекты являются потенциальными 

источниками миграции радионуклидов, в том 

числе особо опасных долгоживущих альфаизлучающих 

нуклидов, в подземные воды и 

окружающую среду. Поэтому на таких объектах, 

необходимо проведение постоянного 

радиационного контроля. 

Следует добавить, что в последнее время 

появились работы, ставящие под сомнение 

представление о герметичности взрывных 

полостей. Так, Керстинг с соавторами, 

обнаружили миграцию ряда радионуклидов из 

полости взрыва, в том числе 239 Pu, с коллоидной 

фракцией природных вод на расстояние в 1,3 км в 

течение 15 лет [3]. В работах Козорезова Е.В. 

(2006), Израэля Ю.А. (2006) также говорится о 

разгерметизации образующейся при взрыве 

котловой полости, которая сопровождается 

прорывом и распространением в окружающей 

среде радиоактивных продуктов. 

На территории Красноярского края всего, по 

официальным данным, было проведено девять 

ПЯВ (все камуфлетные). Наличие участков 

проведения ПЯВ рассматривается как фактор, 

который отягощает радиационную обстановку на 

территории Красноярского края [4]. Официальной 

декларированной целью проведения ПЯВ 

являлось глубинное сейсмозондирование земной 

коры с целью определения и поиска структур, 

перспективных для разведки полезных 

ископаемых [5]. Проведение некоторых ПЯВ 

(«Метеорит-3», 1977 г.; «Кратон-2», 1978; 

«Кимберлит-3», 1979; «Рифт-4», 1972) в 

Красноярском крае осуществлялось на расстоянии 

всего нескольких десятков километров от 

населенных пунктов. Обследование 

радиационной обстановки на этих участках 

последний раз было выполнено в конце 80-х – 

начале 90-х годов. Между тем, из-за близости к 

населенным пунктам, участки проведения ПЯВ в 

настоящее время, являются доступными для 

50


посещения населением и служат местом отбора 

дикоросов (ягод, грибов и др.). В связи с этим 

целесообразно периодическое обследование 

современной радиационной обстановки на 

территориях, прилегающих к местам ПЯВ. 

В настоящей работе было выполнено 

исследование по изучению многолетней 

динамики радиационной обстановки на участке 

проведения камуфлетного ПЯВ «Метеорит-3», 

который находится в Эвенкийском АО 

(Красноярский край), Илимпийский район, в 35- 

40 км от районного центра – п. Тура. Взрыв был 

проведен 21 августа 1977 года [1, 5]. 

В качестве индикатора радиационной 

обстановки на изучаемой территории, 

рассматривался уровень делящихся 

радионуклидов, накопленных в годичных кольцах 

древесных растений, которые являются одним из 

лучших естественных мониторов состояния 

окружающей среды. Под делящимися 

радионуклидами подразумевается совокупность 

элементов, делящихся при воздействии тепловых 

нейтронов (это, прежде всего, 

235 U и 

трансурановые радионуклиды ( 239 Pu, 

241 Am)). 

Уровень накопления делящихся радионуклидов в 

древесине определялся с использованием метода 

осколочной радиографии (f-радиографии), 

который относится к группе ядерно-физических 

методов и позволяет определять количественное 

содержание делящихся радионуклидов, 

пространственное распределение и формы их 

нахождения в исследуемом объекте. В основу 

метода f-радиографии положена реакция деления 

ядер атомов некоторых элементов (урана, 

плутония и др.) под действием тепловых 

(практически с нулевой энергией) нейтронов и 

регистрация осколков деления на детекторе. При 

этом на детекторе, в качестве которого 

используется, например лавсановая пленка, 

фиксируются следы от осколков деления (треки), 

которые можно наблюдать в оптический 

микроскоп. Количество треков пропорционально 

содержанию радионуклида в данной точке 

исследуемого образца. 

Для исследовательских работ были отобраны 

спилы лиственницы на участке вблизи устья 

скважины, через которую производилось 

заложение ядерного заряда (участок 

«Метеоритный», расположен в юго-западном 

направлении от п. Тура на берегу реки Н. 

Тунгуска). Для исследований было отобрано по 1 

спилу с четырех деревьев, которые произрастали 

на расстоянии 50 м (образец №1), 350-400 м 

(образцы № 2 и № 3) и 5 км (контрольный – 

образец № 4) от устья скважины. Далее спилы 

древесины были специальным образом 

подготовлены для радиографических 

исследований. Физические основы метода f- 

радиографии и методические аспекты 

радиографии годичных колец древесных растений 

подробно описаны в ранее опубликованных 

работах [6 и др.]. 

Применяя метод f-радиографии для 

определения делящихся радионуклидов в 

древесных кольцах четырех изучаемых деревьев и 

сопоставляя эти данные с дендрохронологической 

датировкой, были получены результаты, 

характеризующие с количественной стороны 

поступление делящихся радионуклидов в целом, в 

период с 1932 года по 2003 год. 

В качестве одного из выводов, полученных 

при анализе всей совокупности данных можно 

привести следующий: 

Для деревьев, произрастающих в удалении от 

устья скважины на 350-400 м (образцы № 2 и № 

3) наблюдается относительно общая картина 

накопления делящихся радионуклидов. С 

небольшим смещением по годичным кольцам (на 

2-4 года) каждое из деревьев, зафиксировало 

поступление этих элементов в известные периоды 

испытания ядерного оружия в атмосфере, а также 

дополнительное поступление радионуклидов в 

более позднее время, которое вполне вероятно 

связано с проведенным в 1977 году ПЯВ 

«Метеорит-3». Повышенные относительно 

фонового уровня (определен для данной 

территории по образцу № 4 и соответствует 

плотности треков (51 ± 7) треков/мм 2 ) содержания 

делящихся радионуклидов наблюдаются в 

периоды 1949-1950, 1953-1956, 1959-1960, 1964, 

1979, а также в годичных кольцах, относящихся к 

периоду времени, когда не проводились 

испытания ядерного оружия в атмосфере 

(прекращены во всех странах мира с 1981 года) - в 

1982, 1984, 1985, 1991 годах. Максимум 

накопления зафиксирован в 1982 году – (130±40) 

треков/мм 2 , что превышает фоновый уровень 

более чем в два раза. Все повышенные уровни 

содержания в период с 1982 года по 2003 год, 

позволяют предположить, что из зоны ПЯВ с 

течением времени выносятся радиоактивные 

вещества (изучаемые в данной работе - делящиеся 

радионуклиды) на различных участках. О выходе 

радионуклидов из полости ПЯВ также может 

свидетельствовать динамика накопления 

радионуклидов в образце № 1 (отобран на 

приустьевой площадке), где наблюдается общее 

повышенное содержание делящихся 

радионуклидов по всем годичным кольцам, в 

среднем, соответствующее плотности треков - 78 

треков/мм 2 . Одной из причин выхода 

радионуклидов из полости взрыва, может 

являться процесс разгерметизации образующейся 

при взрыве котловой полости. Также следует 

отметить, что проведение подземного ядерного 

взрыва может спровоцировать различные 

внутриземные изменения, например, изменение 

режима подземных вод. В результате этих 

процессов может происходить вымывание 

радиоактивного материала и его последующая 

51


миграция за пределы зоны взрыва. Таким 

образом, в результате вовлечения радиоактивных 

веществ в миграционные потоки подземных вод и 

газов, участки радиоактивного загрязнения недр 

могут возникнуть уже на значительном удалении 

от зоны самого взрыва, что находит 

подтверждение в имеющихся фактических 

данных. 


1. Мирные ядерные взрывы: обеспечение 

общей и радиационной безопасности при их 

проведении / Коллектив авторов под рук. 

В.А. Логачева. – М.: ИздАТ, 2001. – 519 с. 

2. Ядерная энциклопедия / Автор проекта, 

руководитель и главный редактор А.А. 

Ярошинская. – М.: Благотворительный фонд 

Ярошинской, 1996. – 656 с. 

3. Kersting A.B., Efurd D.W., Finnegan D.L., 

Smith D.J. Migration of Plutonium in 

groundwater at the Nevada test site. – Nature, 

1999, V. 202, p. 56. 

4. Государственный доклад об охране 

окружающей среды Красноярского края в 

2004 году. – М., 2005. – С. 47. 

5. Справка о подземных ядерных взрывах, 

проведенных в промышленных (мирных) 

целях на территории Красноярского края в 

1975-1982 гг.: Материалы Центра 

Госсанэпиднадзора в Красноярском крае. – 

Красноярск, 1994 г. 

6. Фетисова Ю.Л. Применение метода 

осколочной радиографии для реконструкции 

радиационной обстановки на территории 

Красноярского края / Ю.Л. Фетисова, Т.А. 

Архангельская, В.В. Коваленко, Л.П. 

Рихванов // Вестник КрасГУ. Естественные 

науки. – Красноярск, 2005. - С. 182-187. 

ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОМ ЦИЛИНДРЕ, 

СОВЕРШАЮЩЕМ КРУГОВЫЕ КАЧАНИЯ 

Звездин Ф.А., Козлов В.Г. 

Пермский государственный педагогический университет, 

614990, Пермь, Сибирская, 24 

E-mail: FAZ_84@mail.ru 

Экспериментально исследуется вибрационная 

динамика слоя жидкости со свободной 

поверхностью в вертикальном цилиндрическом 

сосуде кругового сечения, совершающем 

поступательно-вращательные вибрации. 

Исследована структура движения жидкости, 

условия его возникновения. Определена 

зависимость угловой скорости вращения 

жидкости от частоты и амплитуды вибраций. 

Показано, что наибольшая интенсивность 

движения свободной поверхности жидкости 

достигается при возбуждении резонансных 

колебаний системы. Обнаруженное явление 

представляет интерес для вибрационного 

управления тепломассопереносом. 

Экспериментальная установка и методика. 

Модель изготовлена из оргстекла и представляет 

собой вертикальную цилиндрическую полость 

высотой H и диаметром D , зажатую между 

двумя пластинами из того же материала. 

Относительное наполнение полости водой равно 

0.5. Маркерами служат мелкие легкие частицы. 

Экспериментальная установка смонтирована на 

массивном металлическом каркасе. Условно 

установку можно разделить на три блока: 

двигатель с кривошипом, задающий вращательное 

движение концу штанги, прикрепленной к 

карданному подвесу. Вибратор преобразует 

вращательное движение конца штанги в круговые 

качания полости, закрепленной в центре 

карданного подвеса. Подробное описание 

механического вибратора имеется в [1]. 

Для заданной амплитуды вибраций при 

монотонном пошаговом повышении (понижении) 

частоты изучается поведение свободной 

поверхности жидкости. (Положение частицмаркеров 

регистрируется с помощью 

видеокамеры.) Амплитуда вибраций изменяется в 

интервале ϕ = 0− 0.11 рад и определяется по 

угловым колебаниям луча лазерной указки, 

закрепленной на карданном подвесе. Частота 

вибраций варьируется в интервале f = 0 −10 

Гц и 

измеряется при помощи цифрового тахометра с 

точностью 0.01 Гц. Измерение угловой скорости 

вращения маркера на поверхности жидкости 

осуществляется по видеозаписи. Среднее 

движение изучается в осевом сечении кюветы с 

использованием светового ножа и алюминиевой 

пудры в качестве визуализатора. 

Результаты эксперимента. Зависимость 

угловой скорости вращения поверхности 

жидкости ∆Ω от частоты вибраций Ω 

v 

представлена на рис. 1. Светлые точки 

соответствуют увеличению частоты вибраций, 

темные – уменьшению. При увеличении частоты 

52


вибраций ∆Ω нарастает и, достигнув 

максимального значения, понижается скачком. 

При уменьшении Ω 

v 

(при заданной амплитуде) 

∆Ω меняется (увеличивается) также скачком, но 

при более низких частотах, в 

переходахнаблюдается гистерезис. С увеличением 

амплитуды вибраций глубина гистерезиса 

увеличивается. В случае малых амплитуд 

вибраций гистерезис отсутствует, результаты, 

полученные при уменьшении Ω 

v 

, совпадают с 

результатами, полученными при повышении Ω 

v 

. 

Следует отметить, что кроме первой 

резонансной области наблюдаются вторая и 

третья при более высоких частотах. 

Интенсивность движения в этих областях менее 

зависит от амплитуды вибраций (рис. 1, а). 

Результаты экспериментов, полученные для 

различных амплитуд вибраций, показаны на 

плоскости безразмерных параметров (рис. 2): 

угловой скорости ∆Ω/ 

Ω 

v 

и частоты Ωv / Ω 

o, где 

Ω 

o 

– собственная частота колебаний жидкости. 

Решение для колебаний жидкости со 

свободной поверхностью под действием силы 

тяжести в круглом бассейне найдено в [3]. Мода 

колебаний, соответствующая условиям 

настоящего эксперимента, когда поверхность 

остается плоской и жидкость совершает в 

бассейне круговые качания, характеризуется 

частотой 

1.841 gh 

Ωo 

≡ 2π 

fo 

= 

π D 

Здесь h – высота жидкости в полости, которая 

предполагается малой по сравнению с ее 

горизонтальным размером. Для условий 

проведенного эксперимента получается значение 

собственной частоты Ω 

o 

= 16.9 с -1 . Это значение 

согласуется с частотой, при которой наблюдается 

резонанс. Для кюветы меньшего диаметра 

Ω 

o 

= 20.2 с -1 . 

а 

а 

б 

Рис. 1 Зависимость угловой скорости вращения 

поверхности жидкости ∆Ω от частоты 

вибраций Ω ; а: ϕ= 8.38⋅ 10 −3 

( H = 52. 0 мм, 

R = 55.0 мм) и б: 

R = 35.0 см) 

v 

ϕ= 11.35 ⋅ 10 −2 

( H = 30. 0 мм, 

Обсуждение результатов. Поведение 

поверхности жидкости в открытом сосуде при 

поступательных круговых вибрациях изучено в 

[2]. Из этой работы следует, что появление второй 

и третей резонансных областей в рассматриваемой 

задаче связано с наличием незначительной 

поступательной компонентой вибраций: центра 

полости смещен относительно центра карданного 

подвеса. 

б 

Рис. 2. Зависимость безразмерной угловой 

скорости ∆Ω/ 

Ω от безразмерной частоты 

v 

o 

v 

Ω / Ω для первой кюветы (а), ϕ = 6.46 ⋅10 

-3 

рад. (1) и 8.38⋅ 10 (2), и второй кюветы (б), 

-2 

-2 

-2 

ϕ = 1.45 ⋅ 10 (1), 9.63⋅ 10 (2)и 11.38⋅ 10 рад. (3) 

Причиной осредненного движения жидкости и 

её вращения является бегущая вдоль азимута 

-3 

53


волна, достигающая в условиях резонанса 

большой интенсивности. Движение генерируется 

в пограничных слоях Стокса вблизи твердых 

границ полости [4]. Течение имеет вид 

тороидального вихря: вблизи дна движение 

направлено к центру полости. 


(грант № 06-08-01123) и администрации ПГПУ 

(грант № 04-07). 


1. Звездин Ф.А., Козлов В.Г. Движение 

жидкости в стакане, совершающем круговые 

качания // Конвективные течения… Пермь, 

2007. Вып. 3. 

2. Вяткин А.А., Иванова А.А. Движение 

жидкости в слое со свободной поверхностью 

при вибрациях круговой поляризации // 

Конвективные течения… Пермь, 2007. Вып. 

3. 

3. Ламб Г. Гидродинамика // М.;Л.: ГИТТЛ, 

1947. 928 с. 

4. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя // М.: 

Наука, 1974. 711 с. 

НОВЫЙ СПОСОБ РАСЧЕТА КОНСТАНТ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ 

ГИДРОЛИЗА МОНОЯДЕРНЫХ ИОНОВ АЛЮМИНИЯ 

Иконникова К.В. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, г. 

Томск, пл. Соляная, 2 

E-mail: ikonna@yandex.ru 

Успех практического применения оксида 

алюминия в различных химико-технологических 

процессах зависит от диагностических 

параметров, дающих возможность определить 

структуру и спрогнозировать его свойства, то есть 

способных эффективно отразить закономерности 

в цепочке «структура-свойство». К таким 

универсальным параметрам относятся кислотноосновные 

параметры (КОП) поверхности, 

которые можно оценить экспрессно 

адсорбционно-химическими методами, а также 

спрогнозировать по фундаментальным 

характеристикам атомов с применением 

определенного алгоритма расчета. Решение задач 

о взаимосвязи в цепочке «структура—кислотноосновные 

свойства», о выборе адекватных 

модельных поверхностных структур, об 

основополагающих донорно-акцепторных 

параметрах и методах их экспрессной оценки 

является на сегодняшний день актуальным с 

практической и научной точки зрения. 

Целью настоящего исследования является 

выявление взаимосвязи в цепочке «структура— 

кислотно-основные свойства» с учетом 

современных представлений о природе 

поверхностных центров оксида алюминия 

различных модификаций и о способах расчета их 

кислотной силы. 

Для решения поставленной цели разработан 

алгоритм гидролитического модельноструктурного 

анализа (аббривиатура ГМСА), 

который заключается в расчете констант 

процессов гидролиза, образования и диссоциации 

гомологических рядов моноядерных аква-, 

54 

гидроксоаква- и гидроксокомплексов алюминия в 

последовательной реакции гидролиза его 

акватированного иона 

[Al(H 2 O) 6 ] 3+ + H 2 O = H 3 O + + [Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2+ 

Алгоритм расчета основан на 

детерминированных положениях, сформулированных 

в теории гидратации ионов Измайлова, 

в остовной концепции поверхности Алесковского 

и в допущении Тарасевича об аналогии процессов 

гидратации и гидролиза катионов в водных 

растворах и на поверхности малорастворимого 

твердого тела (при концентрации катиона в 

растворе меньше 10 -4 моль/л). 

Кислотно-основные параметры гидроксоаквакомплекса 

алюминия состава AlО m Н с (КОП 

AlО m Н с ) определяются соотношением 

фундаментальных энергетических и размерных 

характеристик всех составляющих компонентов 

геометрически координированной структуры 

(центрообразующего катиона алюминия и 

координированных вокруг него аддентов – ОНгрупп 

и молекул воды): заряд, R-радиус, J- 

потенциал ионизации, A-сродство к электрону 

+ 3 − + 

( J + mA + cJ ) 

+ 3 

RAl ( кч ) 

AlOmHC 

= 

− Al O H 

ROH • КЧ 

КОП 

2 

где R Al +3 (кч) - радиус центробразующего 

катиона алюминия с учетом кч Al , Å 

R ОН - - радиус функциональной ОН-группы, 

равный 1,53 Å 

кч – координационное число катиона 

алюминия 

Расчетные значения КОП комплексов 

октакоординированного алюминия (таблица)


находятся в соответствии с табулированными 

показателями констант устойчивости структур 

lgK уст , которые связаны с показателями констант 

ступенчатого 

мономерного 

гидролиза 

через 

ионное произведениее воды 

рКг ≈ рКа=рКw - lgK уст 

Расчетные величины рКг гомологического 

ряда октакоординированных комплексов близки 

(∆=±0.5 ед.рК) ориентировочным 

значениям 

табулированных областей рКг, рН начала и 

полного осаждения 

гидроокисей, а также 

диаграмме распределения гидроксокомплексов 

алюминия в зависимости от рН раствора. 

Изменение 

значений 

рКа 

комплексов 

протекает в соответствии с детерминированными 

положениями 

по изменению 

кислотности 

поверхностных центров, разработанных Пери, , что 

дает возможность использоватьь алгоритм для 

расчета КОП широкого набораа поверхностных 

центров (включающего те центры, 

которые 

трудно практически получить в чистом виде). 

Результаты 

расчетаа по алгоритму 

ГМСА 

использованы 

для 

объяснения 

структуры 

поверхностных 

кислотно-основных 

центров 

оксида алюминия различных модификаций, 

определенных рН-метрическим и индикаторным 

методами. Так, поверхность 

α-Al 2 O 3 

откликается на адсорбцию индикаторов Гаммета 

(таблица) несколькими 

типами 

центров, 

различающимися по 

кислотно-основной силе: 

рКа=2.5, 4.1, 7.15, 8.8, 10.5 и 13.13. Результаты 

рН-метрического 

исследования 

(рисунок.) 

показывают 

изменения 


водной 

суспензии за 2 часа контакта от 6.8 до 7.8 ед.рН. 

Так 

как рН сусп отражает изосостояние 

малорастворимого твердого тела, то в наборе 

центров адсорбции должны проявится дуплеты 

или триплеты сопряженных центров, отражающие 

закономерный союз поверхностных центров с 

изоточкой. 

Расчет 

гомологического 

ряда 

комплексов, 

образуемых 

в водной среде 

октакоординированными по кислороду катионами 

алюминия показывает, что триплету центров с 

рКа эксп =4.1↔7.15↔8. 

.8 отвечает 

триплет 

сопряженных 

центров структурой 

[Al(H 2 O) 

6 ] +3 ↔[AlО(OH)(Н 2 О) 4 ] 0 ↔ [AlО 3 (Н 2 О) ) 3 ] -3 . 

Рис. 

Изменение 


водных 

суспензий различных модификаций Al 2 O3 

Таким 


разработанный 

алгоритм 

ГМСА 

имеет универсальный 

характер 

и 

практическую ценность для описания различных 

химико-технологических 

процессов. Расчет 

кислотно-основных параметров обладает рядом 

преимуществ 

перед экспериментальным 

их 

определением, так как дает возможность 

оценить 


неустойчивых или технически 

трудно доступных в чистом 

виде соединений, а 

также помогает 

внести определенный 

вклад в 

прояснение механизма исследуемого процесса. 

Выявление и анализ фундаментальных факторов, 

определяющих 

структуру и кислотно-основные 

свойства 


центров системы, 

разработка 

модельно-структурного 


и 

алгоритма теоретического расчета КОП системы 

позволяет теоретически обосновать результаты 

рН-метрической 

диагностики состава системы. 

Метод 

рН-метрии 

экспрессен, 

доступен 

в 

аппаратурном оформлении и легко поддается 

компьютеризации, что позволяет отнести его к 

новым инновационным технологиям. Внедрение 

предлагаемого 

метода перспективно 

как в 

производственном процессе, так и в рамках 

академических 

и отраслевых 

НИИ, 

в 

образовательных 

организациях, поскольку без 

существенного 

расширения 

материально- 

технической 

базы 

может обогатить научно- 

исследовательский и творческий 

потенциал 

студентов, 

сотрудников. 

преподавателей 

и 

научных 

55


Таблица 

Табулированные, расчетные и экспериментальные значения кислотно-основных параметров 

гидроксоаквакомплексов алюминия, октакоординированного по кислороду 

Структура 

комплексов 

J иона, 

эВ 

R иона, lgK уст. рКг ≈ рКа 

А 0 рКг = рКw - lgK уст 

28,44 0,61 табул. расчет табулированн 

ые 

расчет 

[Al(Н 2 О) 2 (Н 2 О) 4 ] 5+ 11.8 2.2 2.5 

[Al(Н 3 О)(Н 2 О) 5 ] 4+ 10.9 3.1 

[Al(Н 2 О) 6 ] 3+ 10.0 4.0 4.1 

[Al(OH)(Н 2 О) 5 ] 2+ 9,03 9.1 5,0 4.9 

[AlO(Н 2 О) 5 ] + 9,67 8.2 5.5 5.8 

[AlО(OH)(Н 2 О) 4 ] 0 8,3 7.3 6.0 6.7 7.15 

[AlO 2 (H 2 O) 4 ] – 6,0 6.4 9.4 7.6 

[AlО 2 (OH)(Н 2 О) 3 ] 2 

5.5 8.5 

- 

[AlO 3 (H 2 О) 3 ] 3- 4.6 9.4 8.8 

[AlO 3 (OH)(H 2 O) 2 ] 4 

- 

3.7 10.3 10.5 

[AlO 4 (H 2 О) 2 ] 5- 2.8 11.2 

эксперимент 

индикаторного 

метода 

ВЗАИМОСВЯЗЬ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ МОДИФИКАЦИЙ AL 2 O 3 С 

КИСЛОТНО-ОСНОВНЫМИ СПЕКТРАМИ РЦА 

Иконникова К.В. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, 

г.Томск, пл. Соляная, 2 

E-mail: ikonna@yandex.ru 

Функциональные возможности оксида 

алюминия определяются многообразием его 

структурообразований. Близость значений многих 

физических параметров в переходных структурах 

затрудняет их идентификацию физическими 

методами. А в адсорбционно-химических 

процессах такие дефектные структуры проявляют 

высокую активность, наиболее ярко 

проявляющуюся в кислотно-основных свойствах 

[1], поскольку первопричиной образования и 

стабилизации таких структур являются 

оставшиеся при разложении гидроксида ОНгруппы 

и молекулы Н 2 О. 

В настоящей работе проведены 

количественные определения, интерпретация и 

сопоставительный анализ кислотно-основных 

параметров (рКа из спектров РЦА) и 

межплоскостных расстояний (d,Å из спектров 

РФА) оксида алюминия разных промышленных 

марок. 

Идентификация структуры образцов 

физическими методами РФА, ИКС и ДТА 

показала, что объекты исследования 

представляют собой структуры α-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 и 

δ-Al 2 O 3 , находящиеся в логической цепочке 

уменьшения значений КЧ Al , уменьшения 

межплоскостного расстояния и повышения 

прочности связи Al–O. Эти первопричины 

должны привести к возрастанию кислотности 

образцов, что подтверждается результатами 

исследования образцов методом гидролитической 

адсорбции: в ряду α-Al 2 O 3 →γ-Al 2 O 3 →δ-Al 2 O 3 

значения изоточек рНиэс=7.8→6.2→5.0. 

Исследования кислотно-основных свойств 

поверхности спектрофотометрическим вариантом 

индикаторного методом показали, что в спектрах 

распределения центров адсорбции по силе и 

концентрации (спектры РЦА) наблюдается 

закономерное смещение силы поверхностных 

центров в более кислую область при переходе от 

окта- к тетраструктуре. При этом смещение 

центров протекает сопряженными дуплетами и 

триплетами, связанными между собой изоточкой 

и отражающими закономерность обрыва 

периодичности решетки, что может быть 

использовано для идентификации тонкой 

структуры Al 2 O 3 . Обнаружено, что число типов 

активных центров поверхности (спектры РЦА) 

56


соответствует 

в определенном 

интервале 


2θ градусов 

числу 

рефлексов 

дифрактограмм (спектры РФА). Соответствие 

выражается линейной взаимосвязью (1), которая 

позволяет выразить зависимость кислотной силы 

(рКа) поверхностных центров от параметров 

структуры (межплоскостное расстояние d,Å) через 

уравнение Вульфа-Брегга (2) 

θ =32,3 — 1.48·рКа (1) 

d,Α ° λ 

= 

2sin32,3−− 1,48pKa (2) 

Сопоставление параметров тонкой структуры 

оксида алюминия, оцененных спектрами РЦА и 

РФА показало, что: 

- в октаструктуре 

α-Al 2 O 3 триплет центров с 

рКа=4.1↔7.15↔8.8 

образован за счет обрыва 

периодичности 

решетки по индицированным 

плоскостям 

d(hkl)Å=1.740 (024) ↔2.086 (113) 

↔2.380 (1 110) , 

- в пентаструктуре γ-Al 2 O 3 дуплет центров с 

рКа=6.4↔8.8 формируется в результате обрыва 



d(hkl)Å= 1.980 (400) ↔2.390 (311) , 

- в тетраструктуре δ-Al 2 O 3 триплет центров с 

рКа=3.46↔5.5↔7.4 

отвечает 

обрыву 

периодичности 



d(hkl)Å= 1.629 (3111) ↔1.955 (402 )↔2.110 (316) . 

Таким образом, сравнение спектров 

РЦА и 

РФА 

показало их взаимосвязь, которую 

можно 

описать 

определенным 

аналитическим 

выражением. 

Обнаруженная связь дает 

ряд 

ценных практических применений. Во-первых, 

повышается 

вероятность 

достоверной 

идентификации 

состава смеси вещества: 

рефлексы переходных структур в спектрах РФА 

зачастую теряются из-за низкой интенсивности и 

уширения, 

а в адсорбционно-химических 

спектрах 

РЦА 

показывают 

высокую 

интенсивность. 

Во-вторых, отнесение значений 

рКа к рефлексу соответствующей 

индицированной 

плоскости (d hkl ) дает 


рассчитать 

параметры решетки 

структуры, используя известные подходы и 

формулы. В третьих, позволяет найти физико- 


спектров РЦА. Следует ожидать, 

химическое 

обоснование 

для расшифровки 

что обнаруженные закономерности могут быть 

справедливы и для других 

объектов твердого 

тела. 


: 

1. Иконникова 

Л.Ф., Минакова Т.С., 

Нечипоренко 

А.П. Применение 

индикаторного метода 

для исследования 

сульфида цинка марки «для оптической 

керамики» //Журн. прикладной химии. 1990. 

№ 8. С.1708-1714 

α–Al 2 O 3 

α–Al 2 O 3 , 

δ–Al 2 O 3 , 

γ–All 2 O 3 

Спектры РФА и РЦА для образцов оксида алюминия различных модификаций 

57


ИЗМЕНЕНИЕ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА МАГНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЗОННОЙ 

ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ MGCL 2 ⋅6H 2 O. 

Индык Д.В., Егоров Н.Б., Цепенко Е.А. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр-т Ленина, 30 

E-mail: ego@phtd.tpu.ru 

Известно, что при кристаллизации ионных 

кристаллов из водных, водно-органических или 

органических растворов происходит разделение 

изотопов. В работе [1] для разделения изотопов 

магния была использована многократная зонная 

перекристаллизация гексагидрата хлорида магния 

MgCl 2 ⋅6H 2 O. В этом случае зона плавления 

служит местом, где с одной стороны постоянно 

накапливается изотопное обогащение, а с другой 

стороны фронтом кристаллизации фиксируется 

достигнутое при данном числе проходов 

обогащение материала. Как было показано в 

работе [1] на процесс разделения изотопов магния 

влияют: число ступеней перекристаллизации, 

скорость перемещения зоны расплава, 

воздействие на зону расплава магнитного поля и 

постоянного электрического тока. В данной 

работе было исследовано изменение содержания 

изотопов магния вдоль образца после зонной 

перекристаллизации. 

Исследования проводились на образцах 

MgCl 2 ⋅6H 2 O длиной 100 мм и диаметром 3 мм. 

Образцы готовились следующим образом. 

Кристаллогидрат хлорида магния MgCl 2 ⋅6H 2 O 

нагревали до полного его расплавления и 

наполняли им стеклянную трубку, после чего 

трубку запаивали с обеих сторон. Движение 

расплавленной зоны вдоль образца 

осуществлялось передвижением образца через 

неподвижные нагреватели. 

Опыты проводились на установке, имеющей 

пять зон нагрева и охлаждения. В качестве 

нагревательных элементов использовалась 

нихромовая проволока. Температура зоны 

расплава поддерживалась в диапазоне 120 ± 1 0 С, 

что обеспечивало расплавление участка соли 3-4 

мм. Охлаждение расплава было естественно - 

воздушным. Температура зоны охлаждения 

составляла 20 ± 2 0 С. 

После опыта стеклянная трубка обрезалась с 

обоих ее концов по 10 мм, образцы MgCl 2 ⋅6H 2 O 

вынимались и направлялись на анализ. Это 

позволяло сохранить достигнутое изотопное 

обогащение на неограниченное время. Изотопный 

анализ выполнялся методом масс-спектрометрии 

на масс-спектрометре МХ-1301Т. 

Согласно изотопному анализу исходный 

MgCl 2 ⋅6H 2 O имел следующий изотопный состав: 

24 Mg - 79,58±0,03 %, 25 Mg - 9,8±0,02 %, 26 Mg - 

10,62±0,02 %. На рис. 1 показано изменение 

содержания изотопов магния в образце после 30 

ступеней зонной перекристаллизации и скорости 

перемещения зоны расплава равной 3 см/ч. Как 

видно из рисунка в процессе зонной 

перекристаллизации MgCl 2 ⋅6H 2 O легкий изотоп 

24 Mg перемещается вслед за зоной расплава и 

концентрируется в нижней части слитка, а 

тяжелые изотопы 25 Mg и 26 Mg преимущественно 

концентрируются в твердой фазе. 

Рис. 1. Изменение изотопного состава 

магния по длине слитка MgCl 2 ⋅6H 2 O после 

30 ступеней зонной перекристаллизации и 

скорости перемещения зоны расплава 3 

см/ч. 

58


Согласно [2] вещество движется с зоной, если 

оно более растворимо в зоне, чем в фазе, идущей 

позади зоны. Если принять во внимание выше 

сказанное, то можно сделать вывод, что изотопы 

25 Mg и 26 Mg обладают меньшей растворимостью в 

зоне расплава, чем 24 Mg. 

Известно [2], что в случае зонной плавки 

примеси концентрируются на участке, 

составляющем примерно ⅓ от длины слитка при 

небольших количествах ступеней 

перекристаллизации. В данном случае как 

обогащение для 24 Mg, так и обеднение для 26 Mg не 

локализованы вблизи концов образца MgCl 2 ⋅6H 2 O, 

а занимают области протяженностью примерно ⅔ 

его длины. Это указывает, что поведение 

изотопов и примесей при зонной 

перекристаллизации различно. Так как в качестве 

объекта исследования используется 

кристаллогидрат хлорида магния, то такое 

различие в поведении изотопов и примесей может 

быть связано с тем, что на процесс распределения 

изотопов магния при перекристаллизации 

накладывается процесс ионной сольватации 

(гидратации), которая может сдерживать 

диффузию ионов и препятствовать разделению 

изотопов. 

Метод разделения 

Амальгамный [4] 1,022 

Вакуумная перегонка [5] 1,034 

Экстракция краун – 

эфирами [6] 

Коэффициент 

разделения 

для 

Mg 24 /Mg 26 

1,0017 

Ионообменный [7] 1,00016 

Зонная 

перекристаллизация 

1,004 

Таблица 1. Коэффициенты разделения 

Mg 24 /Mg 26 различными физико-химическими 

методами 

Как известно [3], сольватация ионов в 

растворе определяется характером и 

соотношением всех видов взаимодействий в 

растворе – ион-ионных, ион-молекулярных и 

межмолекулярных взаимодействий. Для ионных 

систем сольватационные вклады оцениваются в 

результате рассмотрения следующих процессов: 

1) образования полости в растворителе (вклад 

взаимодействий, зависящих от размера иона); 2) 

перехода в полость незаряженной частицы, 

изоэлектронной по отношению к иону; 3) 

перераспределения электронной плотности между 

ионом и молекулами растворителя (вклад от 

других взаимодействий, зависящих от заряда 

иона). 

По-видимому, наибольшим вкладом в 

сдерживание диффузии ионов магния оказывает 

их взаимодействие с молекулами растворителя, 

т.е. химическая составляющая гидратации. Это 

связано с тем, что молекула H 2 O – является 

электродонором и осуществляет донорноакцепторное 

взаимодействие с ионами магния 

преимущественно по механизму катион – 

растворитель. При незначительном содержании 

молекул H 2 O (как видно из химической формулы 

в кристаллогидрате хлорида магния присутствует 

шесть молекул H 2 O) все они или их большая часть 

будет координироваться к иону магния. При этом 

радиус образующейся частицы будет больше 

радиуса иона и соответственно диффузия ионов 

уменьшится, что будет оказывать влияние на 

процесс разделения изотопов. 

В табл. 1 приведены коэффициенты 

разделения изотопов магния Mg 24 /Mg 26 

различными физико-химическими методами и 

коэффициент разделения, полученный в данной 

работе. 

Коэффициент разделения α находили из 

соотношения: 

α = β Mg 

24 β Mg 

26 

, 

где β 24 Mg и β 26 Mg - соответственно коэффициент 

обогащения Mg 24 и коэффициент обеднения Mg 26 

в нижней части образца. 

Коэффициент обогащения (обеднения) β 

находили по уравнению: 

y x 

β = 

1− 

y 1− 

x 

, 

где x и y – содержание изотопов Mg 24 (Mg 26 ) в 

нижней части образца и в исходном образце. 

Таким образом, на основании полученных 

данных следует, что обогащенные области 

занимают примерно ⅔ исходного материала, т.е. 

эффект имеет объемный характер. Коэффициент 

разделения Mg 24 /Mg 26 при зонной 

перекристаллизации равен 1,004. 


1. Андриенко О.С., Афанасьев В.Г., Егоров 

Н.Б., Жерин И.И., Казарян М.А. X 

Международная научная конференция 

«Физико – химические процессы при 

селекции атомов и молекул», 3-7 октября 

2005 г. Сборник докладов. – С. 187 – 189. 

2. Пфанн В. Зонная плавка. – М., 1970. – 366с. 

3. Крестов Г.А., Новоселов Н.П., Перелыгин 

И.С. и др. Ионная сольватация. – М.: Наука, 

1987. – 320с. 

4. Кравченко А.В., Рылов В.С. // Ж. физ. химии. 

– 1963 – Т. 37. – № 4. – С. 910 – 912. 

5. Пугачев Ю. И., Рылов В.С. // Ж. физ. химии. 

– 1963 – Т. 37. – № 3. – С. 691 – 693. 

6. Левкин А.В., Басманов В.В., Демин С.В., 

Цивадзе А.Ю. // Ж. физ. химии. – 1990 – Т. 

64. – № 5. – С. 1376 – 1377. 

7. Aaltonen J. // Suomen kem. – 1971 – V. 44. – № 

1. – P. 1 - 3. 

59


ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ПРОТЯЖЕННОГО ПОЛОГО КАТОДА НА 

ПАРАМЕТРЫ РАЗРЯДА И ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИИ 

ИСТОЧНИКА 

ЛЕНТОЧНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА 

Климов А.С., Степанов П.С. 

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 

Россия, г.Томск, пр. Ленина, 50 

E-mail: 

kas3501@ @rambler.ru 

Представлены 

результаты исследования 

влияния конфигурации 

протяженного 

полого 

катода в источнике 

ленточного электронного 

пучка на параметры разряда и поперечное 



плазмы вблизи 

выходной 

апертуры 

катода. Показано, что 

наличие узкой части в катодной полости приводит 

к уменьшению напряжения горения разряда и 

росту концентрации 

плазмы 

вблизи ее 

эмиссионной границы. 

1. Введение 

Один 

из способов генерации электронных 

пучков ленточной конфигурации основан на 

извлечении электронов из плазмы разряда с 

протяженным полым 

катодом [1]. Полученные 

при этом 

плотности тока пучка оказываются, , как 

правило, , не превышающими 10 мА/см 2 , что 

не 

достаточно для ряда применений. Основной путь 

увеличения плотности тока пучка лежит 

в 

увеличении 


плазмы вблизи 

эмиссионной 

границы. 

Очевидный 

способ 

увеличения концентрации плазмы, связанный с 

уменьшением 

ширины 

апертуры 

катодной 

полости, , не привел 

к желаемым результатам, 

поскольку 

вызвал 

появление 

локальных 

максимумов плотности плазмы и соответственно, 

нарушение однородности электронного пучка по 

его сечению [2]. 

В настоящей работе исследуется влияние 

сложной 

конфигурации катодной 

полости как на 

характеристики разряда с полым катодом, так и на 

концентрацию плазмы и параметры электронного 

пучка. 

2.Техника эксперимента 

Эксперимент 

проводился 

с электронным 

источником, схема которого приведена на рис.1. 

К основным элементам источника относятся: 

прямоугольный 

полый 

катод 1 размером 

280×70×40 мм, ширину d части которого можно 

было изменять посредством вставок 2, плоский 

анод 3 с эмиссионным окном размером 280×10 

мм 2 , изоляторы 4, 5 служащие одновременноо для 

крепления и фиксации электродов. Разрядное 

напряжение 

U d прикладывались 

к 

соответствующим электродам источника, как 

показаноо на рис. 1. Измерение параметров плазмы 

производилось одиночным зондом 6, вводимым в 

катодную 

полость и перемещаемым поперек нее. 

При 

проведении 

зондовых 

измерений 

использовалась 

анодная пластина с поперечной 

щелью для прохождения 

зонда. Электронный 

источник размещался на фланце 7 вакуумной 

установки. При генерации электронного пучка 

ускоряющее напряжение прикладывалось между 

анодом 3 и фланцем 7. 

Рисунок 1 – Схема электронного источника. 

Для откачки вакуумной камеры использовался 

механический форвакуумный насос. Изменение 


газов 

в интервале 3 - 10 Па 

обеспечивалось 

напуском 

воздуха 

непосредственноо в камеру. 

3. Результаты эксперимента и обсуждение 

результатов 

Измерения 

показали, что применение 

катодной полости сложной конфигурациии (Рис.1), 

приводит к ряду эффектов. При достижении 

током разряда определенной величины (тока 

перехода) наблюдается скачкообразное снижение 

напряжения горения разрядаа (Рис. 2). Значение 

тока 

перехода определяется шириной узкой части 

полости. 

Ток перехода 

уменьшается 

с 

увеличением d. 

60


Рисунок 2 – Вольтамперные 


разряда для полостей с различной шириной d 

узкой части: 1 – d= =40 мм, 2 – d=12 мм, 3 – 

d=14мм, 4 – d=16 мм. . 

Наличие узкой части в катодной полости 

также приводит к росту концентрации плазмы 

вблизи выходной апертуры 

по сравнению 

с 

обычной 

полостью при тех же 

токах разряда 

(Рис.3,4) 

и как следствие к росту эмиссионного 

тока и эффективности извлечения. Значения 


распределения 

в максимуме 

оказались 

поперечного 

немонотонно 

зависящими от ширины d узкой части 

и 

возрастали с увеличением разрядного тока (Рис. 

5). 

Рисунок 4 – Поперечное 



плазмы при наличии 

дополнительной 

полости шириной d=14мм при 

различных токах 

разряда: 1 – 100 мА, 2 – 400 мА, 

3 – 800 мА. 

Указанные величины оказались равными 15 

мА/ см 2 и 50% 

для простой прямоугольной 

полости, в то время как для полости сложной 

конфигурации получены значения 20 мА/см 2 и 

80% %, соответственно. 

Рисунок – 5 Зависимость 

максимума 

концентрации плазмы n в полости от ширины 


полости d: 1 – d=40 мм, 2 – d=12 

мм, 3 – d=14мм, 4 – d=16 мм. 

Рисунок 3 – Поперечное распределение 

концентрации плазмы n без дополнительной 

полости при различных токах разряда: 1 – 100 мА, 

2 – 400 мА, 3 – 800 мА. 

Сравнение 

эмиссионных 

характеристик 

источников с катодными полостями различной 

конфигурации производилось с использованием 

усредненных 

по сечению 

пучка значений 

плотности тока вблизи эмиссионного окна в 

аноде, а также эффективности 

извлечения, 

представляющей отношение тока пучка к току 

разряда. 

Полученные 


находят 

свое 

объяснение 

в рамках представлений 

о 

двухстадийном 

возбуждениии разряда с полым 

катодом сложной конфигурации. На первой 

стадии, т.е. при 

малых разрядных токах разряд 

возникает лишь 

в широкой части катодной 

полости. Затем по мере увеличения разрядного 

тока 

и роста концентрации 

плазмы происходит 

утоньшение ионного слоя, отделяющегоо плазму 

от стенки, и создаются 

условия 

для 

проникновения 

плазмы в узкую часть, что 

сопровождается 

усилением свечения, снижением 

напряжения разряда и ростом разрядного тока. 

Характер зависимостей напряжения разряда и 

концентрации плазмы от величины разрядного 

тока 

свидетельствует 

о несомненном 

61


положительном эффекте применения катодной 

полости сложной конфигурации, обусловленном, 

по-видимому, более высокой интенсивностью 

ионизационных процессов в узкой части катодной 

полости. Проведенные нами измерения показали, 

что температура плазменных электронов в узкой 

части полости оказалась 8 - 9 эВ, что почти на 50 

% выше, чем в остальной ее части – 5 - 6 эВ. Это 

дает основания полагать, что рост концентрации 

плазмы вызван вкладом в ионизацию плазменных 

электронов. 

Заключение 

Использование в источнике ленточного 

электронного пучка полого катода сложной 

конфигурации позволило достичь 

положительного эффекта, состоящего в снижении 

на 50-80 вольт напряжения разряда и возрастании 

в несколько раз концентрации плазмы вблизи ее 

эмиссионной границы. Отмеченный эффект 

вызван усилением интенсивности ионизационных 

процессов в плазме при ее проникновении в 

узкую часть полости. 

Работа выполнена при поддержке РФФИ, 

гранты 05-02-98000 и 05-08-01319. 


1. Бурдовицин В.А., Бурачевский Ю.А., Окс 

Е.М. и др. Приб. и техн. экспер., 2003, №2, 

с.127 – 129. 

2. Бурдовицин В.А., Климов А.С., Окс Е.М. и 

др. ЖТФ, 2006, Т. 76, вып. 10, с. 62-65. 

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК НАПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО 

ТЕЛА КОМПЬЮТЕРНО-МИКРООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 

Луговицкая Т.Н., Набойченко С.С * .,Дюрягина А.Н. 

*Уральский государственный технический университет – УПИ, Россия, г. 

Екатеринбург, ул. Мира 19; 

Северо-Казахстанскийуниверситет, Казахстан, г. Петропавловск, ул. Пушкина 86 

Е-mail: tlugovitskaja@mail.ru 

Микрооптические методы исследования 

структуры и определения геометрических 

параметров твердофазных пленок (или 

дисперсий), которые формируются на 

поверхности объектов (в результате развития 

адсорбционных процессов) в традиционном 

исполнении трудоемки, недостаточно точны и 

характеризуются существенными затратами 

времени на их реализацию. Появившиеся в 

последние годы компьютерно-микроскопические 

комплексы для исследования характеристик 

поверхностей не совсем доступны, из-за их 

высокой стоимости, и одновременно исключают 

техническое и методологическое сопряжение с 

имеющимися отечественными микрооптическими 

системами. 

В соответствии с ГОСТ 2789-73различные 

виды оптических измерительных средств 

позволяют определять непосредственно один из 

трех высотных параметров в плоскости, 

нормальной к направлению неровностей 

поверхности, а именно шероховатость: Rz, Rmax, 

Rа. Выбор какой-либо представительной 

характеристики зависит от микроструктуры 

поверхности исследуемого объекта. Так параметр 

Rz нормируется в тех случаях, когда 

непосредственное измерение контроля Ra не 

представляется возможным. Нормирование 

вертикальных параметров по Ra точнее, чем по 

Rz, так как определяется по большему числу 

точек и более предпочтительнее при 

исследовании грубодисперсных пленок 

(отложений). 

В данной работена основе рационального 

сопряжения микроскопа с персональными ЭВМ 

предлагается универсальный метод контроля всех 

трех параметров адсорбционных пленок (или же 

совокупности дисперсий) /1, 2/, что потребовало 

решения следующих задач: 

1. Разработать методологию для 

автоматического зондирования поверхности 

исследуемого объекта и определения 

представительных точек для проведения анализа. 

2. Обеспечить, на основе 

высокочувствительных электронных окуляров, 

адекватный перенос микроизображенияв 

системное устройство ЭВМ (на дисплей). 

3. Сформировать алгоритмы и разработать 

компьютерные программы для обработки 

видеоизображений в автоматизированном режиме 

для определения высотных характеристик 

адсорбционных пленок (дисперсий) по всем трем 

параметрам шероховатости: Rz, Rmax, Rа. 

4. Провести испытания на эталонных обьектах, 

определитьметрологические характеристики 

разработанного комплекса. 

При создании комплекса использовали 

традиционный микроскоп (МИС–11, 

персональный компьютер и, для переноса 

изображения из микроскопа в системное 

устройство ЭВМ, электронный видеоокуляр НВ- 

35. Системный блок окуляра снабжен 

62


стандартным USB портом, малоформатными 

ПЗС-камерами, позволяющими трансформировать 

наблюдаемые в микроскопе изображения, в 

приемлемые для восприятия (компьютером) 

входные цифровые сигналы., что и обеспечивает 

совместимость с системой Windows XP. 

Разработанный алгоритм реализованный в 

пакет программ «АСОД Шероховатость» 

позволяет осуществлять непрерывное 

сканирование микрообьекта, настройку 

оптической системы по изображению на 

мониторе (центровка, фокусировка и 

контрастность), фиксировать и сохранять 

видеоизображение в памяти компьютера. 

Для определения количественных 

характеристик дисперсий на поверхности 

подложки создана автоматическая система 

обработки профиля поверхности, который 

сохраняется в памяти компьютера в bmp - 

формате.Для этого: 

1. На панели задач с помощью команд 

«Изображение/Негатив/Бинаризация» 

видеоизображение трансформирует вдвухцветный 

(чёрно-белый) вид. В терминах Photoshop «по 

уровню 50%» выбирается некий порог, все 

значения ниже которого превращаются в цвет 

фона, а выше – в основной цвет. Само 

преобразование можно осуществлять и по 

каналам, но в этом случае результирующее 

изображение не будет бинарным (чёрно-белым). 

2. На панели задач выбирают пункт 

«Метрология» и определяют один из способов 

проведения средней линии (верхний либо 

нижний) Метод проведения средней линии 

зависит от фотографии, полученной с помощью 

видеоокуляра. Измерения проводят по наиболее 

отчетливому и резкому краю кривой. 

Метод проведения средней линии зависит от 

профиля видеоизображения В соответствии с 

разработанной программой, максимумы и 

минимумы на профиле кривой отмечаются 

прямыми линиями красного цвета, а средняя 

линия - линией синего цвета. При необходимости 

программа позволяет определять расстояние от 

любой точки кривой до средней линии, что 

достигается установлением курсора на 

интересующую точкуна кривой при нажатии на 

«Shift». Соответствующее расстояние до средней 

линии в пикселях отображается в нижнем правом 

углу окна. 

Для измерения шаговых параметров 

неровностей пленок, выбрав на панели задач 

функцию «Вершины» отмечают курсором две 

противоположные точки находящиеся на одном 

из изгибов (команда «Установка координаты №1 

и №2) и измеряют расстояние между ними 

(команда «Расстояние»). Информация о 

расстоянии, выражаетсяв пикселях в нижнем 

правом углу окна. 

Для перехода от пикселей вметрические 

единицы (в микрометры) с учетом кратности 

увеличения микроскопа и электронного окуляра, в 

автоматическом режиме с помощью функции 

«Калибровка» производится калибровка. 

Пересчет расстояний выраженных пикселях в 

метрические осуществляется в соответствиис 

формулой: 

c = k ⋅ y 

, (1) 

где k – градуировочная характеристика; 

с – цена деления шкалы объект микрометра; 

у – показания в пикселях. 

В программной версииокончательный 

результат выражаетсяв виде формулы, 

номограммы или таблицы или же для отдельновзятого 

обьекта отображается в метрических 

единицахв окне «Калибровка». 

Для объектива №3 (набор объективов для 

МИС - 11), с кратностью увеличения 16.5 

значение градуировочной характеристики 

составило 0.7 мкм/пиксель. Разработанный метод 

апробирован в серии многочисленных испытаний 

с различными эталонными образцами. 

Погрешность измерений не превышает 1,5% 

(отн). 

С применением разработанного 

комплекса были выполнены представительные 

испытания качества гальванопокрытий хрома на 

стали в зависимости от содержания в электролите 

(хромовый ангидрид – 250г/дм 3 ; серная кислота – 

2.0г/дм 3 ) поверхностно-активных веществбензойной 

кислоты. Гальванизацию 

осуществляли в электролизере обьемом 0.5 дм 3 , 

при температуре - 45 0 С, значениях плотности тока 

45 -50 А/дм 2 , в течение 3 часов 

В качестве подложки для хромирования 

использовали стальные пластинки размером 

50х50 мм; анодом являлись свинцовые пластины 

размером 15х15 мм. По завершении процесса 

катодные пластины промывали 

дистиллированной водой, сушили и подвергали 

анализу разработанным компьютерномикрооптическим 

методом. Шероховатость 

поверхности оценивали по величинеR z . 

Длясопоставления результатов полученных по 

предлагаемому методу качество 

гальванопокрытий дополнительно определяли– 

интерферометрически. 

Установлено, что шероховатость покрытий 

уменьшается практически в 3.2-3.5 раза при 

увеличении концентрации бензойной кислоты в 

электролите от 0 до 0.08% (величина R z 

уменьшилась соответственно от 22-23 мкмдо 6.0- 

6.1 мкм). 

Сопоставительный анализ значений R z , 

полученных по разработанномуи традиционному 

способу показал, что относительное отклонение 

не превышает 2.6 %. Продолжительность 

63


определения R z по разработанному способу не 

превышает 5-7 минут, в то время как 

интерферометрическим методом - не менее 2.5 

часов. 

Таким образом на основе технического 

сопряжения традиционных микроскопов с ПК и 

разработанного программного пакета для 

обработки данных обеспечивается автоматизация, 

высокая точность и интенсификация контроля 

качества поверхностных пленок. 

Аналогичные принципы технического 

сопряжения оптических микроскопов, 

работающих в проходящем свете с 

персональными компьютерами, в том числе пакет 

программной средств был положен в основу 

разработки комплексной установки для 

диагностирования 

морфологических, 

геометрических характеристик, фракционного 

составапорошковых материалов, суспензий, 

эмульсий /2, 3/, а также активности поверхностноактивных 

веществ, используемых в качестве 

флокулянтов, эмульгаторов и диспергаторов. 


1. Болатбаев К.Н., Тукачев А.А., Дюрягина 

А.Н., Луговицкая Т.Н. Компьютерномикрооптический 

комплекс для качественноколичественной 

оценки качества 

поверхности изделий. Свидетельство о 

регистрации интеллектуального продукта № 

0806РК00079 от 06.07.2006 

2. Болатбаев К.Н., Луговицкая Т.Н., Тукачев 

А.А., Рустем Р.С. Компьютерномикрооптический 

комплекс для анализа 

порошков и суспензий. Свидетельство о 

регистрации интеллектуального продукта № 

0806РК00075 от 01.06.2006 

3. Болатбаев К.Н., Набойченко С.С., 

Луговицкая Т.Н.,Дюрягина А.Н. Способ 

определения активности поверхностноактивных 

веществ, используемых при 

автоклавном окислительном выщелачивании 

сульфидных руд и концентратов. 

Свидетельство о регистрации 

интеллектуального продукта № 0806РК00081 

от 27.11.2006 

РОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПРОДАНА В ОПРЕДЕЛЕНИИ 

ВОЗМОЖНЫХ ЦЕНТРОВ ОБРАЗОВАНИЯ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ 

Лукашевская А.А., Жаркова О.М. 

Томский государственный университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 36 

E-mail: NastyaL_A@mail.ru 

Органические молекулы с электронодонорными 

и электроно-акцепторными группами 

представляют большой интерес для интенсивного 

экспериментального и теоретического 

исследования. Этот интерес определяется их 

различными применениями. Замещённые 

донорно-акцепторные системы обладают 

высокими нелинейными оптическими 

свойствами, которые важны при применении для 

запоминающих устройств, коммуникационных 

систем, голографических материалов, оптических 

затворов и др. [1]. Такие молекулы представляют 

коммерческий интерес как лазерные красители и 

флуоресцентные пробы благодаря их высокой 

чувствительности к микроокружению [1]. 

Флуоресцирующие органические молекулы с 

одновременным присутствием донорных и 

акцепторных групп широко используются 

биохимических исследованиях в качестве зондов 

для изучения физико-химических свойств 

растворителей, поверхностей различной 

физической природы, больших биологических 

молекул, мембран, клеток и т.д. [2]. В связи с 

этим, интересными объектами для исследований 

являются продан (6-пропионил-2-диметиламиннафталин) 

и его производные. С помощью 

продана можно определять молекулярные 

свойства при изучении комплексов типа «гостьхозяин» 

в организованных ансамблей (липосомы, 

нормальные и обращённые мицеллы, 

микровезикулы) через отклик параметров 

флуоресценции [3]. При исследовании динамики 

мембран весьма полезна временная зависимость 

релаксационного поведения полярно 

чувствительного продана [4]. 

Молекула продана является производной 

нафталина (рис. 1) содержащая амино и 

карбонильную группы. 

Рис. 1. Молекула продана 

Учитывая сильный отрицательный заряд на 

атоме азота диметиламиногруппы продана 

предполагалось отклонение метильных групп от 

плоскости молекулы на угол 15° (на рис. 1 этот 

угол обозначен ω). В работе [5] предлагается 

64


кроме отклонения диметиламиногрупп от 

плоскости молекулы, рассмотреть и поворот их 

вокруг связи C-N (8-16, рис. 1) на угол α. Авторы 

[5] предполагают, что структуры продана с 

различными α и ω влияют на распределение 

заряда внутри молекулы. В связи с этим основная 

задача данной работы – проведение квантовохимических 

расчетов различных геометрических 

структур продана, изучение их влияния на 

положение энергетических уровней молекулы, на 

интенсивность полос поглощения, на 

распределение заряда внутри молекулы продана 

как для основного, так и для возбуждённых 

состояний, оценка возможных центров 

взаимодействия продана с протонодонорным 

растворителем, проведение интерпретации 

полосы поглощения продана в области от 25000 

до 35000 см –1 . 

Электронные спектры поглощения продана 

регистрировались с использованием 

автоматизированной установки, созданной на базе 

спектрофотометра СФ 26 (без каких либо 

конструктивных изменений спектрофотометра) на 

кафедре оптики и спектроскопии ТГУ. В качестве 

источника возбуждения использовалась 

дейтериевая лампа. Все наблюдения 

производились при комнатной температуре. 

Квантово-химические расчёты продана 

производились, используя пакет программ, 

воспроизведённый на основе метода ЧПДП 

(частичное пренебрежение дифференциальным 

перекрыванием) [6]. Для учёта межмолекулярных 

взаимодействий продана с протонодонорным 

растворителем в качестве начальной стадии 

использовался метод молекулярного 

электростатического потенциала (МЭСП) [6]. 

Геометрические параметры молекул (длины 

связей и углы) брались как усреднённые по 

родственным соединениям. 

Спектр поглощения продана в изооктане в 

области от 25000 до 35000 см –1 достаточно 

широкий. Поэтому для выделения максимумов 

полос использовался метод второй производной. 

В области от 25000 до 35000 см –1 четко 

выделяются 3 минимума (рис. 2). 

Нами был проведён квантово-химический 

расчет геометрических структур продана с 

различными α и ω, используя метод ЧПДП. Были 

выполнены расчеты для следующих углов α 

α 0 10 20 30 40 50 60 70 90 

ω 0 

α 0 10 20 30 40 50 60 70 90 

ω 20,6 

D 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

продан в изооктане 

2-я производная 

-0.125000 27000 29000 Частота, 31000 см -1 33000 

Рис. 2. Спектр поглощения продана в 

изооктане 

В длинноволновой полосе поглощения 

продана лежат три электронных перехода: один 

nπ * - типа, два ππ * - типа. Для плоской 

геометрической структуры продана нижнее 

состояние (S 1 ) ππ * - типа (29050 см –1 ), состояние 

(S 2 ) nπ * - типа (29280 см –1 ). С ростом угла α, при 

фиксированном ω = 0° наблюдается смещение ππ * 

состояний в область больших частот (∼2100 см –1 ), 

а nπ * состояний в область меньших частот. При α 

= 40° наблюдается инверсия nπ * и ππ * уровней. 

При отклонении диметиламино групп от 

плоскости молекулы (α = 0°, ω = 20.6°) нижнее 

состояние nπ * - типа, а состояния S 2 , S 3 – ππ * типа. 

Увеличение угла α в этом случае также приводит 

к смещению ππ * состояний в область больших 

частот (∼1700 см –1 ), а nπ * состояний в область 

меньших частот. Инверсии состояний не 

наблюдается. 

Рассмотрим результаты распределения зарядов 

внутри молекулы продана в основном и 

возбужденных nπ * и ππ * состояниях для 

различных геометрий. При плоской 

геометрической структуре продана в основном 

состоянии отрицательный заряд на атоме 

кислорода в два раза больше, чем на атоме азота. 

В ππ * состоянии отрицательный заряд на атоме 

кислорода увеличивается мало (на 0.04), а на 

атоме азота уменьшается более чем в 3 раза, в nπ * 

состоянии наоборот отрицательный заряд на 

атоме кислорода уменьшается в 6 раз, а на атоме 

азота остаётся неизменен. Отклонение метильных 

групп продана на угол ω = 20.6° практически не 

вносит изменений в распределение заряда, кроме 

увеличения на 0.03 отрицательного заряда на 

атоме азота для nπ * состояния молекулы. С 

увеличением угла α от 0 до 90° при ω = 0 

наблюдается рост отрицательного заряда на атоме 

азота, особенно в ππ * состоянии (в 4.7 раза). Заряд 

на атоме кислорода при этом изменяется мало. 

Исключение – геометрия продана с α = 30° и ω = 

0, для которой отрицательный заряд на атоме 

кислорода увеличивается на 0.1. С увеличением 

угла α от 0 до 90° при ω = 20.6° в основном и 

нижнем ππ * состояниях наблюдаются рост 

65


отрицательного заряда на атоме азота и 

незначительные изменения в величине заряда на 

атоме кислорода. В nπ * состоянии отрицательный 

заряд на атоме азота сначала уменьшается на 0.06 

(при α = 30°), а затем увеличивается до -0.323, а 

на атоме кислорода сначала увеличивается в 3 

раза (при α = 30°), а затем уменьшается до -0.065. 

В основном состоянии продана наблюдаются 

три минимума МЭСП, два из которых связаны с 

атомом кислорода, один – с атомом азота. 

Минимумы вблизи атома кислорода имеют 

наибольшие значения и локализованы в 

плоскости молекулы. С увеличением углов α и ω 

их значения меняются мало. Минимум МЭСП по 

атому азота, локализованный в случае плоской 

геометрической структуры продана на расстоянии 

z = -1.2 Å от молекулы при этом смещается по оси 

z до z = 0. 

В нижнем ππ * состоянии взаимодействие 

молекулы с протонодонорным растворителем 

возможно как по атому кислорода, так и по 19 

атому углерода углеводородной цепочки продана, 

кроме геометрической структуры продана при α = 

90° (ω = 0, 20.6°), для которой наблюдается 

только один центр взаимодействия. Для nπ * 

состояния наблюдаются минимумы, 

локализованные вблизи атома азота и 7 атома 

углерода ароматического кольца. Минимум по 

атому углерода локализован на расстоянии z = - 

1.2-1.4 Å от плоскости молекулы. Оба центра 

примерно равновероятны. 

В заключении отметим, что согласно 

результатам расчёта наилучшим образом 

экспериментальный спектр продана в неполярном 

растворителе описывается результатами расчёта 

для четырёх геометрий: α = 60°, ω = 0°; α = 70°, ω 

= 20.6°; α = 60°, ω = 20.6°; α = 70°, ω = 0°. 


1. Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в 

исследовании клеток, мембран и 

липопротеинов. – М.: Мир, 1989 – 500 с. 

2. Hutterer R., Parusel A.B.J., Hof M.// Journal of 

Fluorescence – 1998, V. 8, № 4 – Р. 389-393. 

3. Parusel A.B.J.// Phys. Chem. Chem. Phys. – 

2000, № 2, Р. 5545-5552. 

4. Lakowicz J.R. Principles of fluorescence 

spectroscopy. - Kluwer Academic/ Plenum 

Publishers, New York 2 nd ed. 1999 – 698 р. 

5. Parusel A.B.J., Schamschule R., Köhler G. // 

Journal of Molecular Structure (Theochem) – 

2001, 544 – Р. 253-261. 

6. Майер Г.В., Артюхов В.Я., Базыль О.К. и др. 

Электронно-возбуждённые состояния и 

фотохимия органических соединений. - 

Новосибирск: Наука, 1997. – 232 с. 

ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА НА ЗАЖИГАНИЕ 

КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА ГОРЯЧЕЙ ЧАСТИЦЕЙ С КОНЕЧНЫМ 

ЗАПАСОМ ТЕПЛА 

Микова Е.А., Буркина Р.С 

Томский государственный университет, 634050, Томск, пр. Ленина, 36, 

тел.(3822) 529845, 

E-mail: roza@ftf.tsu.гu 

Внимание исследователей к процессам 

зажигания реакционноспособного вещества (РВ) 

горячим инертным телом вызвано, прежде всего, 

необходимостью решения вопросов пожаровзрывобезопасности, 

поскольку подобные 

процессы наблюдаются как в природных 

явлениях, так и в различных технологических 

процессах. Ограничение имеющихся модельных 

исследований, например [1-2], связано с 

использованием в них кинетики химических 

реакций нулевого порядка, что не позволяет 

выяснить устойчивость зажигания и режимы 

прохождения процесса после первоначального 

понижения температуры горячего инертного тела. 

Также ранее не учитывался возможный фазовый 

переход в горячем инертном теле, учет которого 

может приводить к изменению характеристик 

зажигания и картины прохождения процесса. 

В данной работе исследуется влияние 

возможного фазового перехода в горячем 

инертном включении на динамику и параметры 

зажигания реакционноспособного вещества. 

Рассматривается неограниченное реакционноспособное 

вещество, внутри которого имеется 

инертная горячая частица сферической формы. 

Зажигание РВ происходит в результате его 

разогрева от частицы. В математической модели 

этого процесса используются усредненные 

параметры частицы ввиду малости ее размеров. В 

результате математическая постановка задачи 

включает уравнения теплопроводности и 

диффузии для вещества с учетом химического 

процесса, уравнение, определяющее среднюю 

66


температуру частицы с учетом фазовых 

переходов в ней и передачи тепла от частицы в 

вещество при условии идеального контакта на 

границе раздела, начальное условие и условие на 

бесконечности. Безразмерные уравнения имеют 

вид: 

∂Θ 

1 ∂ ⎡ 2 ∂Θ ⎤ 

⎡ Θ 

⎥ + m 

= 

⎢ d + ξ 1− η exp⎢ 

∂τ d + ξ ∂ξ ⎣ ∂ξ ⎦ 

⎣1 

∂η 

∂τ 

= 

( d + ξ) 

( ) 

Le ∂ ⎡ ∂η⎤ 

⎡ Θ ⎤ 

2 ⎢ ⎥ + γ ⎢ ⎥ 

∂ξ ⎣ ∂ξ ⎦ 

⎣1+ βΘ ⎦ 

2 

m 

( d + ξ) ( 1− η) exp , 

∂Θ1 

∂Θ 

[ ( )] ( 0, τ) 

1+ 

δ Θ − Θ = 

d 

K cρ 

N ф 

3 

Θ 

Θ 

1 ф 

∂τ 

∂ξ 

, 

η ξ,0 

1 ( 0) = 0, Θ( ξ,0) = −Θ0 

, ( ) = 0 

∂η 

( ) ( ) 

( 0, τ) 

0, 

τ = Θ1 τ , 

= 0 , 

( , τ) ∂η( ∞, 

τ) 

∂Θ ∞ 

= 

∂ξ ∂ξ 

E 

Θ = 

2 

где 

RT0 

a0 

− a t 

η = τ = 

a t 

γ = 

0 

cRT 

= 0. 

( T − T ) 

0 

, 

r − r 

ξ = 

x 

Θ 

∂ξ 

, a , a , a 

2 

0 

c ρ 

K ρ = 

1 1 

c 

a0EQ 

, 

q E 

Влияние фазового перехода проявляется 

существенно при приближении к критическому 

условию, при этом режим определяет 

соотношение температуры фазового перехода и 

начальной температуры частицы. Так в режиме 

зажигания при d = 670 (d*~400 , Θ 0 =12.18) и 

⎤начальной температуре частицы меньше 

( ) ( ) , 

2 ⎥ 

+ βΘ 

температуры плавления Θ ⎦ ф =0.7 наблюдается 

2 

0 

0 

cρ 

= 

E 

, 

( T − ) 

0 2 0 T н 

RT0 

r 

d = 

x 

0 

, 

RT 

β = 0 

, E , 

Le = Dcρ 

, λ , 

ф cRT ⎛ E ⎞ 

N 

ф 

= 

⎜ ⎟ 

λ 

ta 

= exp 

c 1 

RT xa = t 

0 

EQ 

, 

z ⎝ RT 

a 

0 ⎠ cρ 

, 

. 

Индексом 1 отмечены параметры частицы. 

Для обозначения размерных параметров взяты 

общепринятые обозначения, T 0 , T н – начальные 

температуры частицы и РВ. 

Решение задачи выполнено численно по 

неявной разностной схеме методом прогонки. 

Точность счёта по времени зажигания составляет 

4%. За время зажигания принимался момент 

резкого роста температуры и выгорания в какойлибо 

области РВ [3,4]. Зажигание считалось 

устойчивым, когда по веществу после зажигания 

распространялась волна горения. 

Расчет проводился для зажигания вещества 

типа пороха “H” горячей алюминиевой частицей, 

соответствующие размерные теплофизические и 

формально-кинетические параметры взяты из [4]. 

Безразмерные параметры системы варьировались 

в диапазонах: 

Θ 0 = 15 – 12.8, 

β = 0.028 – 0.0540, 

γ = 0.018 – 0.066, Nф = 0; 0.86. Параметр d, 

определяющий безразмерный радиус частицы и, 

соответственно, тепловой запас горячей частицы, 

изменялся в широких пределах 200 ÷ 7000. 

При изменении параметра d возможны 

режимы зажигания и инертного охлаждения 

частицы без процесса зажигания. Критическое 

условие зажигания определяет параметр d*. 

стабильный режим прохождения процесса. После 

прогрева вещества от частицы происходит 

зажигание вблизи поверхности частицы в момент 

τ з = 1727. Далее идет волна горения, при этом 

частица разогревается до адиабатической 

температуры больше температуры плавления, но, 

поскольку, зажигание уже произошло, то фазовый 

переход практически не влияет на прохождение 

процесса. Глубина превращения к моменту 

зажигания равна единице вблизи горячего тела. В 

момент зажигания на профиле глубины 

превращения наблюдается немонотонность, 

вызванная резким выгоранием в окрестности 

точки воспламенения. 

В случае, когда начальная температура 

частицы больше температуры плавления, при 

зажигании существуют особенности. В начале 

температура частицы понижается, и в период 

фазового перехода она передает в 

конденсированное вещество дополнительное 

тепло, что приводит к первоначальному 

зажиганию вблизи поверхности частицы (рис. 1, а, 

в, кривая 1) при τ = 617. Поскольку прогретый 

слой в РВ еще мал, он быстро выгорает, и горение 

прекращается (рис. 1, а, в, кривые 2), то есть 

первичное воспламенение неустойчиво. Далее 

идет инертный прогрев РВ, создается новый 

прогретый слой, и устойчивое зажигание 

происходит при τ з = 10935 вдали от поверхности 

частицы (рис. 1, а, в, кривая 3) с последующим 

выходом на волну горения. 

67


Рис. 1. Изменение температуры (а) и глубины 

превращения (в) в РВ; τ = 1 – 617; 2 – 1000; 3 – 

10935; 4 – 11000, N ф = 0.86, Θ 0 = 12.8, Θ ф = - 0.33, 

β = 0.054, γ = 0.066 

Поведение температуры частицы в 

рассмотренных режимах представлено на рис. 2. 

Кривая 1 соответствует случаю, когда начальная 

температура частицы больше температуры 

плавления и в ходе процесса зажигания 

происходит фазовый переход. Максимум на 

кривой 1 вызван первоначальным неустойчивым 

зажиганием вещества вблизи поверхности 

частицы и небольшим разогревом частицы от 

тепла химического процесса. Плато на кривой 1 

соответствует фазовому переходу. Дальнейшее 

понижение температуры частицы происходит в 

результате отдачи тепла в вещество при его 

прогреве. Разогрев частицы происходит после 

повторного воспламенения в результате 

теплоприхода из окружающего вещества от тепла 

химических реакций. 

Рис. 2. Изменение температуры частицы во 

времени: 

1 – Θ ф = - 0.33< Θ 1 (0), 2 – Θ ф = 0.7> Θ 1 (0) 

Кривая 2 (рис. 2) соответствует случаю 

прохождения процесса зажигания при начальной 

температуре частицы ниже температуры 

плавления. Температура частицы монотонно 

падает до минимума в связи с отдачей тепла в 

окружающее вещество. После зажигания РВ 

температура частицы монотонно растет до 

адиабатической температуры горения в 

результате теплоприхода из конденсированного 

вещества. 

Численные расчеты показали, что фазовый 

переход в частице оказывает влияние на 

критические условия зажигания и приводит к 

уменьшению критического значения параметра 

d*, при котором еще возможно зажигание. В 

подкритических условиях d < d* происходит 

постепенное охлаждение системы. 

В результате проведения исследования 

выявлено качественное влияние фазового 

перехода в горячем инертном теле на режимы 

зажигания РВ. При приближении к критическим 

условиям фазовый переход приводит к 

нестабильности зажигания, при этом время 

устойчивого зажигания существенно 

увеличивается. Критическое значение размера 

частицы d* при учете фазового перехода 

уменьшается. 

Работа поддержана грантами РФФИ (проект 

06-03-32336а и проект 05-08-01396а). 


1. Гольдшлегер У.И., Прибыткова К.В., 

Барзыкин В.В. Зажигание конденсированных 

веществ накалённым телом конечных 

размеров // Физика горения и взрыва. 1973. 

Т. 9, № 1. С.119 – 132. 

2. Кузнецов Г.В., Мамонтов Г.Я., Таратушкина 

Г.В. Численное моделирование зажигания 

конденсированного вещества нагретой до 

высоких температур частицей // Физика 

горения и взрыва. 2004. Т. 40, № 1. С. 78 – 

85. 

3. Буркина Р.С., Микова Е.А. Условия 

зажигания конденсированного вещества 

горячим инертным включением // Междунар. 

конф. Лаврентьевские чтения по математике, 

механике и физике (27-31 мая 2005г.): Тез. 

докл. - Новосибирск: Ин-т гидродинамики 

СО РАН, 2005.С. 113 – 114. 

4. Вилюнов В.Н. Теория зажигания 

конденсированных веществ. Новосибирск: 

Наука. СО, 1984. 190 с. 

МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА 

САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ 

ГЕКСАФЕРРИТОВ С W-СТРУКТУРОЙ 

Минин Р.В., Габбасов Р.М * . 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина 30 

* Отдел структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН, Россия, г.Томск, 

пр.Академический 10/3 

E-mail: waserman@yandex.ru 

68


Широкое распространение метод 


высокотемпературного синтеза (СВС) получил с 

середины 70-х гг. [1] при синтезе различных 

классов сложных неорганических соединений. 

Специфика процесса горения в данных системах 

требует для его осуществления наличия в 

исходной смеси горючего и окислителя. Роль 

окислителя в основном выполняет кислород. 

Реакция окисления металла обеспечивает 

необходимое для СВС тепловыделение. 

Примером получения сложных оксидных 

соединений методом СВС может служить синтез 

ферритов. Процесс получения ферритовых 

материалов основан на фильтрационном горении 

порошков железа и соответствующих оксидов в 

атмосфере кислорода. 

В настоящей работе исследовано влияние 

различных режимов механической активации 

(МА), приложения внешних магнитных и 

переменных электрических полей на основные 

закономерности СВС ферритов и фазовый состав 

конечных продуктов. 

Для синтеза гексаферрита бария была 

использована следующая химическая реакция: 

BaO 2 +5Fe 2 O 3 +0.7CoO+1.3ZnO+6Fe+4O 2 = 

BaCo 0.7 Zn 1.3 Fe 16 O 27 . 

Для реализации СВС готовилась реакционная 

смесь исходных компонентов в необходимом 

соотношении и перед осуществлением синтеза 

проводилась ее механическая активация. МА 

осуществляли в планетарной шаровой мельнице 

МПВ при соотношении массы стальных шаров к 

массе исходного порошка 20:1. Затем смесь 

помещали в реактор и инициировали волну 

горения. Схема экспериментальной установки 

представлена на рис.1. 

AT 

O 2 

1 

2 

11 

O 2 

3 4 5 

6 

10 

12 

9 

O 2 

AЦП 

7 

Известно, что предварительная механическая 

обработка смесей порошков и отдельных 

реагентов в энергонапряженной мельнице 

способствует возрастанию скорости химического 

превращения за счет увеличения межфазной 

поверхности реакции, уменьшения масштаба 

гетерогенности и активации реагентов. В связи с 

этим было исследовано влияние механической 

активации на параметры СВС и фазовый состав 

конечных продуктов. Результаты 

рентгенофазового анализа показали, что при 

продолжительности МА смеси в течение 2-х и 3-х 

минут с последующим СВС содержание W-фазы 

составляет 50%, а шпинели 45-47% (табл.1). 


τ МА , 

мин Тгор.°С 

Содержание фаз, % 

W 

Н/А 1200 26 20 54 

2 мин 1100 50 5 45 

3 мин 1015 51 2 47 

5 мин 1090 32 10 58 

Y 

Шпинел 

ь 

Одним из основных преимуществ технологии 


высокотемпературного синтеза является 

возможность приложения магнитного поля уже на 

стадии синтеза феррита в режиме горения 

исходных компонентов, что практически 

исключено при использовании традиционной 

керамической технологии. 

Известно, что приложенное магнитное поле 

оказывает влияние, как на фазовую структуру, так 

и на магнитные характеристики синтезированных 

соединений. Происходит упорядочение 

ферромагнитных частиц (образование цепочек) 

вдоль силовых линий магнитного поля. Это 

приводит к повышению теплопроводности и 

увеличению реакционной поверхности 

компонентов смеси. 

Установлено, что магнитное поле позволяет 

повысить температуру синтеза, увеличить 

скорость горения и полноту химического 

превращения. Приложение внешнего магнитного 

поля (0,5 Тл) при синтезе феррита из исходной 

смеси, предварительно подвергнутой 

механической активации, дает продукт реакции, 

содержащий не более 50% W-фазы (табл.2). 


Рис. 1 Схема экспериментальной установки 

Где, 1 – автотрансформатор, 2 – 

металлические пластинки, 3 – спираль, 4 – 

исходный образец, 5 – термопара, 6 – кварцевая 

трубка, 7 – аналогово-цифровой преобразователь, 

8 – компьютер, 9 – баллон с кислородом, 10 – 

редуктор, 11 – ротаметр, 12 – манометр. 

8 

69


τ МА , 

мин 

2 

без 

поля 

V гор , 

см/сек 

0,2 

2 0,5 

5 0,7 

Т го 

р, 

°С 

11 

00 

11 

70 

11 

50 

Содержание фаз, 

% 

Шпинел 

W 

ь 

В настоящее временя известно значительное 

количество экспериментальных исследований, 

посвященных особенностям СВС широкого круга 

неорганических материалов в условиях 

пропускания через исходную шихту переменного 

тока определенной частоты [2, 3]. В этих работах 

влияние электрического поля на процесс обычно 

связывают с появлением дополнительного к 

химическому источника тепла – за счет джоулева 

разогрева образца, что позволяет обеспечивать 

устойчивый режим гетерогенного горения даже в 

слабоэкзотермических системах [4]. 

Влияние внешнего переменного 

электрического поля на фазовый состав продукта 

реакции проводили при синтезе феррита с 

добавлением углерода ~5 мас.% представлены в 

табл. 3. Из таблицы видно, что воздействие 

электрического поля на синтез ферритов 

приводит к увеличению количества фазы типа 

шпинели с 46об.% до 77,7об.%, а количество фазы 

W, гематита и М уменьшаются. Уменьшение 

содержания W-фазы связано с введением в 

реакционную смесь углерода. 


Содержание фаз, об. % 

W M Sp 

Гемати 

т 

без поля 14,3 32,8 46 6,9 

в поле 

(4кВ, 

125кГц) 

8,6 9,3 77,7 4,4 

В связи с тем, что все вышеописанные 

факторы не позволили получить СВС-продукт с 

содержанием W-фазы более 50%, было 

исследовано влияние ферритизации. Было 

выяснено, что наилучший фазовый состав 

феррита с содержанием W-фазы в количестве 95- 

98 %, получен при температуре спекания равной 

1180-1190 о С. 

Основываясь на полученные результаты, был 

разработан новый технологический режим 

получения оксидных гексагональных 

ферримагнетиков с W-структурой с 

Y 

50 43 7 

50 40 10 

26 62 12 

использованием СВС, представленный на рис.2. В 

сравнении с традиционной технологической 

схемой, предложенный технологический режим 

позволяет уменьшить количество 

технологических операций (на две), а также 

снизить энергетические и материальные затраты 

производства за счет снижения температуры (на 

150 о С) и времени окончательного спекания (на 6 

часов). 

Сушка исходных 

компонентов 

Дозирование исходных 


Механическая активация 

смеси порошков 

Самораспространяющийся 

высокотемпературный синтез 

Дробление и помол в 

вибромельнице 

Брикетирование 

Окончательное спекание 

(ферритизация) 

Рис.2 Технологическая схема получения 

гексаферритов с W-структурой методом СВС 

Работа выполнена при поддержке РФФИ №05- 

03-32139. 


1. Левашев Е.А., Рогачев А.С., Юхвид В.И., 

Боровинская И.П. Физико–химические и 

технологические основы СВС. М.: Изд-во 

Бином, 1999. 176 с. 

2. Munir Z.A. Field effects in self–propagating 

solid–state reactions // Z. physic. сhemie. - 

1998. bd 207, No 1–2. - P. 39–57. 

3. Munir Z.A. The effect of external electric fields 

on the nature and properties of materials 

synthesized by self–propagation combustion // 

Mater. Sci. Eng. - 2000. - V. A287, No 2. - P. 

127–137. 

4. Garay J.E., Anselmi–Tamburini U., Munir Z.A. 

Enhanced growth of intermetallic phases in the 

Ni–Ti system by current effects // Acta 

Materialia. - 2003. - V. 51. - P. 4487–4495 

70


ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЛАЗМОПОДОБНОЙ КОНЦЕПЦИИ 

ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НЕВОДНЫХ 

РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 

Никифорова У.И., Бубеева И.А., Танганов Б.Б. 

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 670013, 

Россия, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в 

Е-mail: b-ir@rambler.ru 

Теплопроводность относится к числу 

важнейших теплофизических характеристик 

веществ, электролитов и их растворов. 

Определение точных значений коэффициента 

теплопроводности связано со значительными 

экспериментальными трудностями, поэтому 

требуется новый подход, позволяющий 

теоретически моделировать все диссипативные 

процессы в растворах электролитов. 

Данные по теплопроводности растворов 

электролитов в литературных источниках имеют 

разрозненный характер, часто приведены в 

небольших интервалах температур и 

концентраций растворенного вещества. 

Определение термодинамических характеристик в 

области неводных растворов является актуальной 

задачей, в отличие от других свойств 

(теплоемкость, электропроводность и др.) 

теплопроводность остается недостаточно 

изученной. 

В рамках плазмоподобной концепции 

растворов электролитов разработана 

теоретическая модель оценки коэффициента 

теплопроводности водных растворов 

индивидуальных и смешанных электролитных 

систем в широком диапазоне изменения 

концентраций и температур [1−12]. 

В данной работе оценивается возможность 

использования ранее разработанной расчетной 

модели для определения коэффициента 

теплопроводности неводных растворов 

электролитов. 

Целью работы является определение 

возможности применения модельных 

представлений и понятий плазмоподобного 

состояния ионов для оценки коэффициента 

теплопроводности неводных растворов 

электролитов в диапазоне изменения температур 

и концентраций. 

Применение одной модели для расчета 

теплопроводности предполагает использование 

таких характеристик растворителя, как 

диэлектрическая постоянная, энергия 

межмолекулярных взаимодействий, дипольный 

момент, молярная масса и радиус молекулы. 

Теоретические оценки коэффициента 

теплопроводности индивидуальных электролитов 

проводились на основе модельных представлений 

и понятий плазмоподобного состояния ионов в 

различных диэлектрических средах, приводящих 

к уравнению: 

⎛ 5 ⎞ 

⎜ RT − 2hω⎟ 

⋅ N A 

⎝ 2 ⎠ 

λ = 

⎛ r ⎞ 

π⋅µ 

⋅ ⋅ ⋅ ⎜ ⎟ 

+ 

s 

6 rs 

b 1 

⎝ rd 

⎠ , 

где R − газовая постоянная; 

T − температура, К; 

2 2 2 

4π⋅ 

zi 

⋅e 

⋅h 

⋅C 

⋅ N A 

hω = 

1000µ 

− энергия 

колебательного процесса ″ассоциация − 

диссоциация″; 

z i e − элементарный заряд; 

h − постоянная Планка; 

C − концентрация раствора, моль/л; 

N Α 

− постоянная Авогадро; 

m Kt ⋅ m An 

µ = 

m Kt + m An − приведенная масса 

несольватированных ионов; 

mi 

− молярная масса иона; 

2 

25z 

3 

i ⋅e 

⋅ p ⋅h 

⋅ n s 

rs 

= 

2 2 

3M ⋅ R s ⋅ k Б ⋅T 

− радиус 

сольватированных ионов; 

p − дипольный момент молекулы 

растворителя; 

2 

2 

zie⋅Rs 

5k Б ⋅T 

⋅ε⋅Rs 

ns 

= − 

ri 

⋅ p 2e ⋅p 

− сольватное 

число иона; 

R S − радиус молекулы растворителя; 

ri 

− радиус иона; 

k Б − постоянная Больцмана; 

ε − диэлектрическая постоянная; 

M − молярная масса растворителя; 

2 2 

z e 2 5 

b i ⋅ ⎛ ⎞ 

= ⎜ RT − 2hω⎟ 

⋅ f 

2 

4ε ⋅ ∆H 

µ s ⎝ 2 ⎠ 

− подвижность 

иона; 

∆H 

− энергия водородной связи растворителя; 

71


ms(Kt) 

⋅ ms(An) 

µ s = 

ms(Kt) 

+ ms(An) 

− приведенная масса 

сольватированных ионов; 

ms 

= m + ns 

⋅ M 

− масса сольватированного 

⎛ 2 2 

2 ⎞ 

⎜ 4π⋅ 

z ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 

= 

⎟ 

⎜ 

− 

i e C NA 

h 

f exp 

2 2 

1000µ⋅ 

k ⋅ 

⎟ 

иона; 

⎝ 

Б Т 

⎠ − 

функция максвелловского распределения по 

скоростям движения ионов; 

rd 

= 

72 

1000ε ⋅ k Б ⋅T 

2 2 

4π⋅ 

zi 

⋅e 

⋅C 

⋅ N A 

− дебаевский радиус 

экранирования. 

Наиболее применяемыми из неводных 

растворителей являются спирты, поэтому для 

апробирования теоретической модели 

использовались метанол и пропанол. При 

изучении были взяты те же электролиты, которые 

ранее исследовались в водных растворах. 

В таблице представлены некоторые значения 

коэффициента теплопроводности неводных 

растворов электролитов с концентрацией 0,1 

моль/л при Т=298 К. 


Значения коэффициента теплопроводности 

растворов электролитов в органических 

растворителях 

Вт 

Электролит 

3 

λ ⋅10 , м ⋅ К 

в 

в 

метаноле пропаноле 

NaCl 355 350 

KCl 341 332 

NH 4 Cl 372 369 

NaNO 3 442 432 

Примененный комплекс расчетных методов 

для оценки коэффициента теплопроводности 

неводных растворов электролитов в диапазоне 

температур и концентраций дает 

удовлетворительные данные. По полученным 

результатам можно судить о том, что пользуясь 

одной теоретической моделью возможно 

получение значений коэффициента 

теплопроводности растворов электролитов и в 

неводных растворителях. 

Исследование физико−химических свойств 

растворов электролитов в широком диапазоне 

температур и концентраций необходимо для 

более полного изучения 

температурно−концентрационных изменений в 

структуре растворов при решении 

технологических вопросов. Поэтому необходимы 

знания не только в области водных растворов, но 

и растворов, содержащих органические 

растворители. 

Несмотря на удовлетворительные результаты, 

полученные с помощью теоретической модели в 

рамках плазмоподобной концепции, все же есть и 

отрицательные моменты. Недостаточно полно 

изучена зависимость коэффициента 

теплопроводности от температуры. В этом 

вопросе требуется некоторая корректировка 

показателей, используемых в расчетной модели 

для определения теплопроводности, требующая 

более детального изучения ее зависимости от 

состава раствора и характеристик растворителя. 


1. Балданов М.М., Танганов Б.Б., Мохосоев 

М.В. Плазмоподобное состояние растворов 

электролитов и диссипативные процессы // 

ДАН СССР.-1989.-Т.308.- № 2.- С. 397-401. 

2. Балданов М.М., Иванов С.В., Танганов Б.Б. 

Плазмоподобное состояние растворов 

электролитов и проблема вязкости // ЖОХ.- 

1994.-Т.64.- № 5.- С. 719-721. 

3. Балданов М.М., Иванов С.В., Иванов В.Ф., 

Танганов Б.Б. К проблеме устойчивости 

состояния ионов в растворах электролитов // 

ЖФХ.-1995.- Т.69.- № 3.- С. 529-531. 

4. Танганов Б.Б., Балданов М.М., 

Гребенщикова М.А., Балданова Д.М., 

Бубеева И.А. Применимость модели 

гидродинамических флуктуаций к оценке 

температурной зависимости транспортных 

свойств растворов симметричных и 

несимметричных электролитов // Вестник 

ВСГТУ.- Улан-Удэ.- 2001.- С. 68-75. 

5. Танганов Б.Б., Бубеева И.А., Балданов М.М., 

Гармаев В. Ч.-Д. Оценка теплопроводности 

водных растворов электролитов (модель и 

эксперимент) // Проблемы сольватации и 

комплексообразования в растворах: Сб. 

тезисов VIII междунар. конф.- Иваново, 

2001.- С. 98−99. 

6. Бубеева И.А., Танганов Б.Б., Балданов М.М. 

Применение плазмоподобной модели к 

оценке теплопроводности смешанных 

растворов электролитов // Актуальные 

проблемы современной науки: Сб. статей 4-й 

междунар. конф. молодых ученых и 

студентов. Естественные науки. Ч. 4-7. 

Секции: Физика. Науки о Земле. География. 

Химия.- Самара, 2003.- С. 62-64. 

7. Балданов М.М., Танганов Б.Б., Бубеева И.А. 

Теплопроводность водных растворов 

электролитов // Докл. СО АН ВШ.- 2003.- № 

2(8).- С. 14-17. 

8. Танганов Б.Б., Балданов М.М., Бубеева И.А. 

Теоретическая модель расчета 

теплопроводности смесей водных растворов 

электролитов // Проблемы сольватации и 

комплексообразования в растворах: Сб. 

междунар. конф.- Плес, 2004.- С. 121.


9. Бубеева И.А., Танганов Б.Б. Определение 

коэффициента теплопроводности водных 

растворов смесей электролитов // 

Актуальные проблемы современной науки: 

Сб. статей 1-ого междунар. форума.- Самара, 

2005.- С. 49-51. 


Разработка теоретической модели оценки 

теплопроводности смесей растворов 

электролитов // Вестник БГУ.- Улан−Удэ.- 

2006.- С. 114-118. 


Определение 

коэффициента 

теплопроводности смешанных растворов 

электролитов в рамках плазмоподобной 

модели // Мат-лы IV междунар. науч. конф. 

«Химия, химическая технология и 

биотехнология на рубеже тысячелетий».- 

Томск: Изд-во ТПУ, 2006.- Т. 2.- С. 130-131. 


Оценка теплопроводности водных растворов 

смесей электролитов // Вестник.- Улан-Удэ: 

Изд-во ВСГТУ.- 2006.- С. 11-14. 

ОБРАЗОВАНИЕ ОТКОЛЬНОЙ КАВЕРНЫ ПРИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВЕ В 

ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ 

Панов В.А., Кузнецова Н.С., Голодников В.В., 

НИИ Высоких напряжений, ТПУ, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 2-А 

E-mail: tevn@hvd.tpu.ru 

Для создания инженерной методики расчета, 

конструирования и координации изоляции 

электротехнических изделий и оборудования, 

корректной методики выбора и расчета режимных 

и энергетических характеристик оборудования 

электроразрядных технологий необходимо 

создание количественной физико-математической 

модели, позволяющей описывать динамику 

электровзрыва в твердых телах и связь параметров 

разрядной цепи с напряженно-деформированным 

состоянием материала и его разрушением. 

Импульсному пробою твердых диэлектриков, 

находящихся под слоем жидкости в геометрии 

накладных электродов, (рис. 1), в определенных 

условиях присущ "эффект Воробьевых", при 

котором развивающийся разрядный канал 

внедряется в более прочный твердый диэлектрик 

[1]. 

грани 

Рис. 1. Схема электроразрядного разрушения 

твердого диэлектрика, h – глубина внедрения 

канала, С – емкость накопителя, r z и L – 

сопротивление и индуктивность разрядной цепи. 

Явление электровзрыва используется в 

технологиях бурения скважин, удаления 

поверхностного слоя, дробления и резания. 

Количественные характеристики разрушения, 

кроме предпробивных явлений при внедрении 

канала в твердое тело, определяются процессами 

передачи энергии в плазму канала, генерацией 

в 

расширяющимся каналом ударных волн, волновой 

динамикой, учитывающей взаимодействие с 

границей твердое тело – жидкость, а также 

формированием напряженно-деформированного 

состояния среды, приводящим к 

трещинообразованию. В настоящей работе в 

рамках количественной 2D модели формирования 

откольной каверны внедренным в твердое тело 

разрядным каналом приведен анализ механизмов 

разрушения твердого тела при разных условиях 

ввода энергии. 

В основу модели электровзрыва положены 

законы сохранения импульса, массы, энергии, 

описывающие волновой характер импульсного 

воздействия. Математическая модель включала 

уравнения Кирхгофа разрядной цепи, уравнение 

энергобаланса разрядного канала и уравнения, 

описывающие 

упругопластическое 

деформирование твердой среды вокруг канала и 

гидродинамические процессы в жидкости [2]. 

Начальный радиус канала принимался равным 

5 мкм, длина канала l с =2 см, h=6 мм. Свойства 

диэлектриков задавались близкими к граниту и 

воде. Параметры разрядной цепи изменялись в 

диапазонах: С=5…20 нФ, U 0 =250…350 кВ, 

L=5…25 мкГн, r z =1 Ом. 

Результаты моделирования показали, что в 

зависимости от мощности разряда, скорости ее 

ввода в канал, от глубины внедрения канала h 

могут реализовываться разные сценарии волновой 

динамики и, соответственно, различные 

механизмы разрушения материала. Возможные 

варианты взаимодействия волны с границей 

жидкость – твердое тело приведены на рис. 2. 

Профиль волны на рис. 2-а формируется в режиме 

быстрого ввода энергии в канал 

низкоиндуктивным генератором, когда 

73


полупериод разрядного токаT05 ≈ LC ≤ 2 мкс. 

При этом вблизи канала разряда r ~1-2 мм (рис. 2) 

наблюдается высокий уровень сжимающих 

напряжений, образующих зону дробления 

материала (I, рис. 2-а). В зоне r ≥ 3 мм (II, рис. 2-а) 

тангенциальные σ τ напряжения становятся 

растягивающими. На этом участке возможно 

зарождение радиальных трещин, которые будут 

прорастать в направлении распространения 

волны. Радиус области растягивающих 

напряжений по мере распространения волны 

увеличивается, а напряжения σ τ в ней 

усиливаются при отражении волны. Отраженная 

волна интерферирует с прямой, в результате чего 

напряжения в ней суммируются, а область 

растягивающих напряжений, превышающих 

поверхнос 

предел прочности материала на разрыв, 

охватывает все большую часть материала. 

Наиболее интенсивно это взаимодействие 

проявляется в радиальных сечениях Т (рис. 2), где 

реализуются наиболее благоприятные условия для 

формирования трещин за счет результирующих 

растягивающих напряжений. Эти сечения 

наиболее вероятного образования трещин и 

формируют откольную каверну в твердом теле у 

свободной поверхности, угол раствора которой 

γ=2α ~100°-140°. В физических экспериментах 

откол чаще происходит в виде одного или 

нескольких кусков лещадной формы. В головной 

части волны (область III на рис. 2-а) напряжения 

σ 1 и σ 2 – сжимающие, но их амплитуда 

значительно ниже, чем в окрестности канала. 

поверхно 

кан 

ал 

П 

канал 

пробоя 

σ 

П 

σ R, σ τ 

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 

450 

300 

600 

450 

σ R, σ τ 

150 

0 

-150 

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 

R, 

300 

150 

0 

П 

R, 

Рис. 2. Поперечные сечения разрядного канала (вверху) и профили напряжений в волне при расширении 

канала (внизу), Т – области наиболее вероятного образования трещин, ПВ – прямая волна, ОВ – волна, 

отраженная от границы раздела сред, α=60°, h=6 мм, t=2 мкс; а – "быстрый" режим ввода энергии при 

W g =118 Дж, T 05 =0.46 мкс; б – "медленный" режим ввода энергии при W g =588 Дж, Т 05 =1.33 мкс. 

При медленном вводе энергии в канал область 

растягивающих тангенциальных напряжений к 

моменту выхода волны на свободную поверхность 

сформироваться не успевает. Напряжения в волне 

остаются сжимающими. Реакция материала, 

находящегося над каналом, на такой тип 

воздействия выражается в перемещении части 

материала в направлении поверхности. В сечениях 

Т, разграничивающих перемещаемую часть и 

неподвижный массив материала, расположенных 

под углом α к оси ординат (рис. 2, б), возникают 

деформации сдвига. При достижении критических 

условий в этих сечениях возникнут трещины, и 

произойдет вынос этого участка материала в 

направлении свободной поверхности – образуется 

откольная каверна. Разрушение диэлектрика в 

этом случае реализуется за счет деформаций 

сжатия и сдвига, вызванными результирующими 

сжимающими и сдвиговыми напряжениями уже в 

прямой волне. Роль отраженных волн в данном 

случае второстепенна. Полагалось, что 

разрушение по типу сдвига возникает в областях 

среды, где деформации сдвига превышают предел 

прочности материала на сдвиг. 

Оптимизация режима ввода энергии в канале 

дает значительные перспективы для улучшения 

энергетических показателей разрушения 

материала при электровзрыве в нем. Для 

сравнения энергоемкостей разрушения при двух 

режимах энерговвода в канал (рис. 2) рассчитаны 

объем каверны V c , сформированной в граните при 

электровзрыве и удельная энергия разрушения 

W sc . Результаты экспериментов для двух режимов 

ввода энергии: "быстрый" при W g =118 Дж, 

T 05 =0.46 мкс и "медленный" при W g =588 Дж, 

Т 05 =1.33 мкс позволили определить объем 

74


образованной каверны, который составил 

V c ≈0.94см 3 ; глубина внедрения канала h в обоих 

случаях составляла 6 мм. Удельная энергия 

разрушения при высокой скорости выделения 

энергии составила W sc ≈125 Дж/см 3 , при 

медленной – W sc ≈625 Дж/см 3 . Результаты 

показывают, что быстрый режим энерговвода в 

канал обеспечивает достижение минимальных 

затрат энергии на разрушение, так как в этом 

случае разрушение происходит за счет 

растягивающих напряжений, а прочность 

материалов на разрыв почти на порядок ниже, чем 

на сжатие, свойственное разрушению твердых тел 

при медленном режиме энерговвода. 

Необходимость создания модели продиктована 

новым толчком развития электроразрядных 

технологий в последние годы. Верифицированная 

тестовыми испытаниями количественная модель 

3. 

электровзрыва позволит прогнозировать режимы 

обработки материалов, прогнозировать масштабы 

и характер разрушения, оптимизировать 

параметры импульсных генераторов, конструкции 

электродных систем создаваемого 

технологического оборудования. 

Работа поддержана Российским Фондом 

Фундаментальных Исследований (№05-08-50203) 

и CRDF (грант №RUE 1-1360(2)-T0-04). 


1. Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. Основы 

электроимпульсного разрушения материалов. 

– СПб.: Наука, 1995. 276 с. 

2. Буркин В.В., Кузнецова Н.С., Лопатин В.В. 

Моделирование электровзрыва в твердых 

диэлектриках в электроразрядных 

технологиях // Известия ТПУ. 2006. №2. С. 

70–75. 

ИССЛЕДОВАНИЕ УВЛЕЧЕНИЯ АТОМОВ КРЕМНИЯ «ВАКАНСИЯМИ», 

ВОЗНИКАЮЩИМИ В РАСПЛАВЕ АЛЮМИНИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЕГО 

ПОВЕРХНОСТИ ИОННО-ЭЛЕКТРОННЫМ ПОТОКОМ. 

Паранин В.Д., Колпаков В.А., Мокеев Д.А. 

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. 

Королева, Россия, г.Самара, Московское шоссе, 34. 

E-mail: kolpakov@ssau.ru 

Установлено, что при облучении структуры 

жидкий алюминий–кремний Al–Si ионноэлектронными 

частицами с энергией до 6 keV 

возникает эффект замедления процесса 

растворения Si в алюминии. Приведены 

механизмы образования избыточной 

концентрации и пустот атомных размеров 

”вакансий”, формирования их потока в 

направлении нормали к поверхности Si и 

увлечения ими атомов примеси. 

Экспериментально показано, что в объеме 

расплава алюминия можно сформировать зоны, 

полностью свободные от атомов Si и с 

предельной его растворимостью в алюминии. При 

этом величина зон легко регулируется 

параметрами ионно-электронного потока. 

При изучении механизмов растворения 

полупроводников в жидкой фазе металлов 

возникает проблема регулировки параметрами 

процесса диффузии его атомов в объеме расплава. 

В настоящее время не существует методов 

корректировки режимов сплавления 

непосредственно в процессе проведения 

технологической операции. Решение этой 

проблемы возможно путем использования в 

качестве источника энергии газового разряда 

высоковольтного типа, отличительной чертой 

которого является формирование практически 

независимых от газоразрядного устройства 

потоков электронов и отрицательных ионов. 

Металл в жидкой фазе можно трактовать как 

сильно растянутое тело, которое вблизи 

температуры плавления сохраняет структуру 

твердого тела. Тогда, несмотря на неустойчивость 

такой структуры, в ней могут существовать около 

1% пустот атомных размеров, которые подобно 

вакантным узлам в полупроводниках в названы 

”вакансиями” с энергией активации порядка 0.93– 

1.2 eV. 

Если средняя скорость теплового движения 

атомов жидкого металла во много раз меньше 

скорости заряженных частиц в ионноэлектронном 

потоке, а время установления 

теплового режима в расплаве и отжига 

соответственно равны 0.2s, 2–20s, то это дает 

право считать атом жидкого металла по 

отношению к заряженной частице неподвижным 

и пренебречь процессами конвекции. В 

настоящей работе оба условия выполняются, 

поэтому в расчетах можно использовать 

уравнение Фика второго рода. 

Образцами для исследований служили 

структуры кремний-алюминий Si–Al. В качестве 

материалов структуры использовали кремний 

75


марки КЭФ-32 и химически чистый алюминий. 

Отжиг структур осуществлялся ионноэлектронным 

потоком с энергией частиц до 6 keV, 

диаметром сечения 50 mm и током до 30 mA. 

Рабочим газом служил воздух. Равномерность 

распределения энергии частиц по сечению была 

не хуже 98%, а их концентрация составляла: 

электронов – 0.3 ∗10 20 cm -3 , ионов – 0.3∗10 15 cm -3 . 

Температура Al определялась 

микропирометром типа ”Проминь”, содержание 

Si в Al – методом взвешивания и рентгеновским 

микроанализатором МАР-2, величина удельного 

сопротивления – прибором типа ЦИУС-2, а тип 

проводимости слоев исследуемой структуры – по 

величине и знаку термо ЭДС. Характер 

распределения атомов Si в Al определяли 

металлографическим анализом поперечных 

шлифов образцов. 

Средняя энергия, передаваемая электроном 

(ионом кислорода) атому алюминия, достаточна 

для образования ”вакансий”. 

Учитывая величины энергий ионов кислорода 

и электронов, отдаваемых ими Al, можно 

определить, что концентрация ”вакансий” равна 

1∗10 19 cm -3 . Это почти на порядок превышает 

концентрацию ”вакансий”, возникающую при 

воздействии чисто теплового поля 1.6∗10 19 cm -3 . 

Из этого следует, что в приповерхностном слое Al 

возникает градиент ”вакансий”, концентрация 

которых соответствует концентрации частиц в 

ионно-плазменном потоке. 

При отжиге структуры Al–Si ионноэлектронным 

потоком между ними возникает 

перепад температуры в 70-35°C в диапазоне 1053– 

1388 K. 

Существование обоих градиентов приводит к 

формированию потока ”вакансий” в направлении 

поверхности Si. Учитывая вакансионный 

механизм диффузии, можно ожидать 

возникновения эффекта увлечения атомов Si 

потоком ”вакансий”. 

Если при определении длительности 

насыщения расплава атомами Si до уровня 

насыщения в уравнении Фика использовать 

только градиент концентрации ”вакансий”, то и в 

этом случае обнаружим, что длительности 

насыщения при проведении сплавления в 

однородном тепловом поле t 1 и при ионноэлектронном 

облучении t 2 соответственно равны 

t 1 =14∗10 -6 s и t 2 =90s. Анализ этих фактов 

показывает, что в первом случае перешедшие в 

расплав атомы Si достигнут его поверхности 

практически мгновенно. Это делает невозможным 

управление процессом сплавления, что хорошо 

согласуется с известными данными. 

Во втором случае возникает эффект увлечения 

атомов Si ”вакансиями”, приводящий к 

замедлению процесса диффузии и появлению 

зависимости величины растворимости Si(σ Si ) в 

жидком Al от длительности облучения. Ее анализ 

показывает, что при длительностях облучения 


сравнению с аналогичными величинами исходной 

алюминиевой пленки. Значительно более высокое 

содержание Si в этой зоне можно объяснить 

только высокой концентрацией пустот атомных 

размеров, в которых возможно скопление 

нескольких атомов Si, и формированием связей 

между ними. В этом процессе, безусловно, 

происходит и захват атомов Al, приводящий к 

образованию твердого раствора Al–Si. При 

высокой концентрации этих комплексов или даже 

при их слиянии процесс генерации ”вакансий” 

прекращается, и дальнейший рост толщины слоя 

осуществляется за счет диффузии атомов Si через 

жидкий слой Al, обусловленной градиентом 

температуры в структуре Al–Si и тепловым 

движением атомов. В конечном итоге это может 

привести к формированию сплошного слоя с 

полупроводниковыми свойствами. При удалении 

этого слоя возникает визуально наблюдаемый 

блестящий слой металлического Al (x=109.15- 

109.3µm), удаление которого осуществляли уже в 

горячей соляной кислоте. Следует отметить, что 

при адекватных исследованиях структуры Au–Si 

этот слой имел цвет золота и удалялся с помощью 

травителя ”Царская водка”. 

Резкие нагрев и охлаждение структуры 

приводят к экспоненциальному росту 

концентрации дислокаций в кристалле Si от 5∗10 5 

cm -2 на границе 3.27µm до слияния их в области 

границы раздела металл-полупроводник 

(x=109.3µm) в дислокационные петли и ленты, 

причем толщина этого слоя не превышала 0.5– 

0.8µm. Именно образованием облаков Котрелла 

можно объяснить малые величины сопротивления 

в диапазоне x=109.3-109.6µm. Дислокации 

являются дефектами объемного типа при своем 

движении в области облучения, поэтому могут 

переносить атомы Al на значительные расстояния 

(X=109.3-326.6µm). 

Таким образом, при облучении структуры Al– 

Si низкоэнергетическими частицами в жидком 

металле возникает эффект увлечения потоком 

”вакансий” атомов полупроводника, параметрами 

которого можно легко управлять изменением 

режимов облучения поверхности расплава ионноэлектронным 

потоком. 

ЭКОЛОГО-МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА 

ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС И ИХ РЕШЕНИЯ 

Подгурская О. И., Демиденко И. А. 

Брянский Государственный Технический Университет 

Произошедшая в 1986 году авария на 

Чернобыльской АЭС относится к числу 

глобальных катастроф. Она повлекла за собой 

разнообразные широкомасштабные социальные и 

медицинские проблемы. На загрязненных 

радионуклидами территориях население до 

настоящего времени подвергается воздействию 

ряда повреждающих этиологических факторов: 

это воздействие ионизирующих излучений в 

«малых дозах», психо-эмоциональное напряжение 

вследствие измененного образа жизни и 

стереотипа поведения, хронический дефицит 

йода и других микронутриентов. Проблемы, 

возникшие вследствие аварии, не решены до сих 

пор. В первые годы после катастрофы на ЧАЭС 

был ряд серьезных причин, которые не позволили 

иметь достоверную картину по обсуждаемой 

проблеме: 

• отсутствие подготовленных специалистов 

по дозиметрии; 

• отсутствие необходимого качественного 

дозиметрического оборудования и ежегодной 

метрологической поверки; 

• отсутствие единых технологий 

дозиметрического обследования и использование 

разных единиц измерения активности (нКи или 

Бк); 

• не всегда качественно вносились данные 

в РГМДР и в годовые отчеты ЛПУ; 

недостоверность информации. 

Демографическая ситуация в юго-западных 

районах Брянской области повторяет тенденции, 

характерные для современной России - рост 

смертности и снижение рождаемости, что ведет к 

естественной убыли населения. Заболеваемость 

раком щитовидной железы в нашей области с 

1989 по 1999 годы была в среднем в 2 раза выше, 

чем по Российской Федерации, а в 1999 – 2004 

годах – более чем в 3 раза. Более чем по 400 

населенным пунктам Брянской области с числом 

жителей, превышающим 100 000, данные о 

величине средней дозы облучения щитовидной 

железы неизвестны. 

Федеральный бюджет оказывает финансовую 

поддержку специализированной диспансеризации 

только в части приобретения оборудования и 

реактивов для проведения второго этапа 

диспансеризации. В этих условиях местные 

органы власти вынуждены предусматривать в 

областном и муниципальном бюджетах расходы 

на поддержку специализированной 

диспансеризации, хотя данные мероприятия 

должны финансироваться, согласно Закону РФ от 

77


15 мая 1991г. «О социальной защите граждан…» 

из федерального бюджета. 

Амбулаторная и стационарная помощь 

жителям юго-западных районов Брянской области 

оказывается в полном объеме и на бесплатной 

основе в районных и областных ЛПУ. Оказание 

высокотехнологичной помощи в федеральных 

клиниках проводится в значительном объеме. 

Однако часть медицинских услуг в этих 

учреждениях оплачивают как сами пациенты, так 

и областной бюджет (на 2005 год на эти цели 

запланировано 5 млн. рублей). В Брянской 

области внедрена эффективная система 

трехэтапной 

специализированной 

диспансеризации населения Брянской области, 

пострадавшего в результате катастрофы на 

Чернобыльской АЭС. С целью получения 

достоверной информации о состоянии здоровья 

каждого жителя области, подвергшегося 

радиационному воздействию в результате 

катастрофы на ЧАЭС, была предложена схема 

учета и организации информационных потоков в 

лечебно-профилактических учреждениях области. 

Она практически полностью исключает недоучет 

заболеваемости. Данная схема послужила 

основанием для разработки программного 

комплекса, обеспечивающего получение 

ежегодных форм государственного 

статистического наблюдения. Федеральный 

бюджет покрывает не более 10-15% средств, 

необходимых на проведение диспансеризации 

граждан. Средства выделяются только для 

проведения работ на территориях с плотностью 

загрязнения по цезию свыше 5 Ки/км 2 . Таким 

образом, из-под защиты Закона выведено более 

150 тыс. жителей области, проживающих на 

территориях, отнесенных к зоне с льготным 

социально-экономическим статусом. В начале 

2005 года на радиационно-загрязненных 

территориях выбрали натуральные льготы, вместо 

ЕДВ не более 700 жителей, это в свою очередь 

приведет к значительному ухудшению состояния 

здоровья населения в целом из-за того, что 

большая часть пациентов будет вынуждены 

покупать для лечения дешевые и 

малоэффективные лекарственные препараты. 

Предложения: 

1. Разработать Закон Брянской области о 

социальной защите населения области, 

подвергшегося радиационному воздействию в 

результате катастрофы. 

2. Внести изменения в Федеральный Закон «О 

социальной защите граждан…», которые бы 

позволяли всем гражданам РФ, подвергшимся 

радиационному воздействию в результате 

катастрофы на ЧАЭС, подавать в Экспертный 

Совет документы для установления причинной 

связи их заболеваний и инвалидности с 

радиационным воздействием. 

3. Приказ Минздрава РФ от 26.05.2003 г. «О 

диспансеризации граждан, подвергшихся 

воздействию радиации вследствие катастрофы на 

Чернобыльской АЭС», ущемляет права жителей 

области на получение специализированной 

медицинской помощи, регламентированной 

Законом РФ «О социальной защите граждан, 

подвергшихся воздействию радиации вследствие 

катастрофы на Чернобыльской АЭС», 

необходимо доработать с учетом мнения 

департамента здравоохранения Брянской области. 

4. Просить Правительство РФ выделить 

целевые средства из федерального бюджета на 

приобретение медицинского оборудования для 

ЦРБ ЮЗТ и областных ЛПУ. 

5. Для контроля за накопленными 

эффективными дозами за счет 

инкорпорированных радионуклидов проводить 

обязательное ежегодное СИЧ-исследование среди 

жителей области, проживающих на территориях с 

плотностью радиоактивного загрязнения по 137Cs 

свыше 5 Ки/км 2 . 

6. Необходимо повсеместное внедрение в ЛПУ 

новой единой системы сбора и обработки 

информации о заболеваемости жителей области 

для поддержания областных регистров и 

своевременного обмена информацией с РГМДР. 

7. С целью сохранения и восстановления 

здоровья «чернобыльских» категорий населения, 

необходимо обеспечить их лекарственными 

средствами на бесплатной основе или 

предусмотреть увеличение ЕДВ для них как 

минимум в два раза. 

8. Необходимо на федеральном уровне решить 

вопрос о ежегодном выделении средств для 

проведения санаторно-курортного лечения детей, 

проживающих на радиационно-загрязненных 

территориях. 

9. Осуществлять финансовую поддержку 

научных исследований, направленных на 

изучение медицинских последствий 

Чернобыльской катастрофы, как на федеральном, 

так и на областном уровнях. 

10. Разработать программу целевого 

обеспечения всех медицинских работников ЛПУ 

наиболее загрязненных территорий жильем и 

предусмотреть эффективные меры их социальной 

поддержки. 

78


ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ДИАПАЗОНАА ПАРАМЕТРОВ 

ЭЛЕКТРОННОГО ИСТОЧНИКА 

С ПОЛЫМ КАТОДОМ В ИМПУЛЬСНОМ 

РЕЖИМЕЕ 

Прохорова А.А., Медовник А.В. 

Томский университет систем управления и радиоэлект 

троники, Россия, г. Томск, 

пр. Ленина, 40 

E-mail: MedovnikAV@mail.ru 

Введение 

Для генерации плазмы в источниках 

электронов с плазменным эмиттером широко 

используется тлеющий разряд с полым катодом. 

Его преимущество 

по сравнению с другими 

типами разрядов состоит в простоте реализации, 

временной стабильности и пространственной 

однородности 

параметров 

плазмы. В 

стационарном 

режиме 

удается 

получить 

сравнительно небольшие токи разряда порядка 1 

А. Применение же импульсного режима питания 

разряда с длительностью импульса в десятки 

микросекунд позволяет, как правило, повысить 

токи в десятки раз [1]. 

Цель настоящей 

работы состояла в 

определении 

рабочего 

диапазона 


электронного источника с полым 

катодом [2] в 

импульсном 

режиме 

функционирования. 

В 

частности, 

предполагалось 

экспериментально 

выявить максимальные значения 

тока тлеющего 

разряда, времени его существования, а также 

условия перехода разряда из тлеющей формы в 

дуговую. 

Техника эксперимента 

означало возникновение плазмы 4 в катодной 

полости. 

Измерения 

импульсов 

тока 

и 

напряжения разряда производились с помощью 

осциллографа 

Tektronics TDS 220. В качестве 

параметров, влияющих на 

вольтамперные и 

временные 


разряда, , были 

выбраны диаметр катодной полости и давление 

газа. Диаметр полости изменялся размещением в 

ней медных 

вставок, регулировка 


производилась 

напуском воздуха в камеру 

вакуумной установки. 

Результаты эксперимента и их обсуждение 

На рис. 2 приведена типичная осциллограмма 

разрядного тока. На этой осциллограмме могут 

быть 

выделеныы три участка: 1 – развитие 

тлеющего разряда, 2 – существование тлеющего 

разряда, 3 – преобразованиее разряда в дуговую 

форму. Амплитуда сигнала на втором участке и 

его протяженность определяют, соответственно, 

величину тока тлеющего разряда I и время τ его 

перехода в дуговую стадию. 

1 

3 

4 

A 

2 

V 

U d 

Рисунок.2 

- Типичная 

разрядного тока. . 

осциллограмма 

Рисунок. .1 - Экспериментальная схема разрядного 

промежутка электронного источника: 

1 – полый катод; 2 – анод; 3 –импульсный 

источник напряжения; 4 – плазма. 

Эксперимент проводился с использованием 

электронного 


разрядная 

камера 

которогоо схематически представлена на рис. 1. К 

основным элементамм относятся полый катод 

1, 

анод 2 с отверстием в центре для выхода 

заряженных частиц в пространство ускорения. 

Импульсы 

напряжения, 

создаваемые 

формирующей 

линией 3, подавались на 

промежуток катод – анод. Появление тока 

При одних и тех же токах разряда время τ 

оказывается тем 

меньше, чем меньше диаметр 

катодной полости в интервале 28 – 18 ммм (Рис. 3, 

4). Время перехода возрастает с увеличением 

давления газа (Рис. 5). Дальнейшее уменьшение 

диаметра 


полости 

приводит 

к 

затруднению зажигания тлеющего разряда. При 

диаметре полости 10 мм и менее наблюдается 

крайне неустойчивое горениее тлеющего разряда и 

быстрый переход 

в дуговую форму. 

Приведенные 

е результаты 

находят 

свое 

объяснение в рамках представлений о том, что 

основная причина перехода 

разряда в дуговой 

режим связана с зарядкой ионным потоком и 

последующим 

пробоем диэлектрических 

включений 

на катоде [3]. Катодное 

пятно 

79


образуется в местее максимальной плотности 

ионного тока при 

достижении 

некоторой 

критической напряженности поля 

Е КР ≈ 10 6 В/ /см в 

диэлектрическом включении. При 

постоянной 

плотности тока j i на катод процессс зарядки пленки 

описывается следующим соотношением [3]: 

E( t) 

= ji 

⋅t 

/ 

ε ⋅ε 0 

, 

(1) 

что объясняет 

практически 

обратно 

пропорциональную зависимость предельного тока 

(тока 

перехода) 

от длительности 

импульса 

(времении перехода) тока разряда. Уменьшение 

диаметраа катодной полости означает уменьшение 

площади 

ее поверхности, 

а следовательно 

возрастание плотности тока j i при неизменном 

разрядном токе. В соответствии 

с (1) это должно 

приводить к сокращению τ, что и наблюдается в 

эксперименте. 

Рисунок 4 - Зависимость 

времени перехода τ 

от тока разряда I, давление Р = 10Па, диаметр 

внутренней полости катода: 1 – 18 мм, 2 – 23 мм, 

3 – 28 мм. 

Рисунок 3 - Зависимость времени перехода τ 

от тока разряда I, давление Р = 20Па, диаметр 

внутренней полости катода: 1 – 18 мм, 2 – 23 мм, 

3 – 28 мм. 

Возрастание 

времени 

τ с увеличением 


газа означает, что присутствие газа 

препятствует накоплению зарядаа на поверхности 

диэлектрических включений. Возможных причин 

этого может быть две. Первая причина связана с 

рассеянием 

ионов на газовых 

молекулах, 

поскольку в используемом диапазоне давлений 

длина свободного пробега сравнима с толщиной 

ионного слоя, отделяющего плазму от стенки 


полости. Вторая причина обусловлена 

присутствием 

на 

поверхностях 

слоя 

адсорбированных молекул. Их наличие может 

препятствовать 

закреплению ионов и 

способствовать возрастанию времени накопления 

заряда. 


времени перехода τ 

от тока разряда I, диаметр внутренней полости 

катода 28 мм, давление P: 1 – 6.3 Па, 2 – 10 Па, 3 

– 20 

Па. 



проведенных 

экспериментов 

продемонстрировали 



импульсного режима питания разрядной системы 

источника электронов на основе разряда с полым 

катодом. Параметры разряда: диапазон давлений, 

токов и длительностей существования в тлеющей 

форме, 


прогнозировать 

успешное 

применение указанной разрядной системы для 

получения 

импульсных 

электронных 

пучков. 

Характер зависимостей между током тлеющего 

разряда и временем его перехода в дуговую 

форму 

описывается 

моделью, 

учитывающей 

пробой диэлектрических включений на катоде в 

результате накопления ионного заряда. 

Работа выполнена при поддержке РФФИ, 

гранты 05-02-98000 и 05-08-01319. 


: 

1. Окс Е.М. Источники 

электронов 

с 

плазменнымм 

катодом: физика, техника, 

применения. – Томск: Изд-во НЛТ, 2005. – 

216 с. 

2. Бурачевский Ю.А., Бурдовицин В.А., Окс 

Е.М. и др. Известия ВУЗов Физика, 2001. 

Вып. 9. С. 85-89. 

3. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц 

Г. А. и 

др. Инжекционная газовая электроника. – 

Новосибирск: Наука, 1982.- 240с. 

80


КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕН 

НИЯ ИНФОРМАЦИИ ИЗ 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА 

Русанов М.П., Евдокимов А.А., Боярко Е.Ю. 

Томский 

политехнический университет, Россия, г. . Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail: dolphinx@mail.ru 

При реализациии 

рентгенофлуоресцентного 

анализа интерпретация результатов эксперимента 

требует аналитических расчетов, которые в свою 

очередь весьма трудоемкие и зависят от большого 

количества параметров. Реализована программа, 

способная облегчить труд экспериментатора- 

аналитика. Программный продукт позволяет 

из 

полученных энергетических спектров: 

• получить визуальное 

изображение 

энергетических спектров (Рис. 1). По оси 

абсцисс градуировка идет по энергии, по оси 

ординат по числу отсчетов; 

• получить логарифмическое 

отображение 

энергетического спектра; 

Рис. 1. Энергетический спектр 

с выделенными пиками 

• осуществлять масштабирование, как оси 

абсцисс, 

так и по оси ординат, 

осуществляется 

как кнопками на панели и 

клавишами, так и с помощью манипулятора 

«мыши»; 

• делать 

области; 

вывод на печать 

графической 

• осуществлять 

выделение 

пиков, 


мануально при помощи двух 

маркеров. После выделения нужногоо участка 

фон закрашивается розовым цветом (Рис. 1); 

• производить 

вычисление 

площади 

на 

интересующем интервале, осуществляется с 

помощью двух маркеров – два маркера 

выставляются на концах интересующего 

интервала, далее после нажатия кнопки 

«сумма», в окне «интеграл» выводится 

значение площади части спектра 

на 

интересующем нас интервале (в том числе 

пика); 

81


Рис. 2. Энергетический 

спектр без фона 

событийного программирования, суть которой 

заключается в том, что среда 

разработки берет на 

себя 

большую 

часть работы, оставляя 

программисту 

работу по 

конструированию 

диалоговых окон 

и созданию 

функций обработки 

событий. 

В дальнейшем программный продукт будет 

усовершенствоваться, 

планируется 

сделать 

автоматический 

поиск пиков, аппроксимацию 

пикообразных 

форм 

спектра гладкими 

элементарными 

функциями, 

автоматическое 

определение, исходя из закона Мозли и данных по 

относительным 

интенсивностям 

флуоресцирующих линий, возможных элементов 

(с указанием конкретных линий флуоресценции), 

присутствующих 

в пробе, 

автоматическая 

аппроксимация 

сложных пикообразных форм 

суммой 

двух-трех-четырехх 

Гауссианов 

или 

ассиметричных гладких функций. 

• вычитать фон, который является негативным 

фактором 

при 

анализе. Далее после 

вычитания 

фона мы можем сделать 

качественный анализ элементного состава 

пробы, так как без вычета фона мы с полной 

уверенностью не можем сказать, является ли 

пик 

с малой интенсивностью 

истинным 

[2]. 

Фон 

аппроксимируется 

полиномом n-ой 

степени методом наименьших квадратов. 

Автоматически 

перебираются 

порядки 

полинома от 2 до 50, что дает возможность 

для более точного описания функции; 

• получить визуализацию спектра без фона 

(Рис. 2); 

• возможность одновременной визуализации 

энергетическогоо 

спектра, рассчитанного 

фона и спектра без фона; 

В качестве языка 

программирования выбран 

объектно-ориентированный 

язык 

программирования С++, в силу 

того, что 

он 

пользуется 

весьма большой популярностью, 

позволяет 

реализовывать 

сложный 

математический 

аппарат при 


рентгенофлуоресцентного анализа и является 

основой RAD-системы Borland C++Builder [1]. В 

основе систем быстрой разработки или RAD- 

быстрой разработки 

приложений) 

лежит 

технология 

визуального 

проектирования 

систем (Rapid Application Development – среда 

и 


: 

1. Архангельский А.Я. Программирование в 

C++Builder 6. 2-е изд. – М.: ООО «Бином- 

рентгеноспектральный анализ. Применение в 

Пресс», 2005 г. – 1168 с. .: ил. 

2. Веригин А.А. 

Энергодисперсионный 

промышленности. – Томск: Изд-во Том. Ун- 

та, 2005. 242 с. 

82


ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ АЦЕТАТА 

ЛИТИЯ 

Серебренников В.С., Бурдовицын А.Н., Микиша Ю. 


E-mail: gos100@mail2000.ru 

Стабильные изотопы находят широкое 

применение в различных отраслях науки и 

техники [1]. Производство изотопной продукции 

связано со значительными материальными и 

энергетическими затратами. В настоящее время 

является актуальной проблема повышения 

эффективности существующих способов 

разделения изотопов. Перспективы дальнейшего 

повышения эффективности методов получения 

моноизотопной продукции связаны с разработкой 

физических методов активации используемого 

сырья. При этом необходимо проведение 

комплексных теоретических и 

экспериментальных исследований. Широкие 

возможности в этом плане открывают 

фундаментальные исследования в области 

фотохимии [2]. При анализе фотохимического 

процесса с точки зрения фракционирования 

изотопов представляет интерес метод 

направленного поиска систем с максимальными 

разделительным эффектом. 

Для фотохимического разделения изотопов 

лития может быть использован водный раствор 

его ацетата, находящийся в водном растворе в 

слабо диссоцированном виде. В результате 

фотолиза с помощью УФ-излучения образуются 

газообразные продукты и диссоцируемые в воде 

соединения лития [3]. Ион Li+ может быть 

выделен от ацетата лития с помощью известных 

методов (например, электродиализом, сорбцией 

на ионообменных смолах). Достигаемый 

коэффициент разделения изотопов зависит от 

времени контакта исходного соединения и 

продуктов химических реакций, инициируемых 

фотолизом. 

Известно, что под действием излучения с 

длиной волны 204 нм фотолиз уксусной кислоты 

происходит в одну стадию (за счет внутренней 

перестройки) с образованием газообразных 

метана и углекислого газа. Литературных данных 

по процессам, протекающих при фотолизе 

водного раствора ацетата лития нам не удалось 

обнаружить. При распаде водного раствора 

ацетата лития, аналогично процессу фотолиза 

уксусной кислоты, должно образовываться 

литийорганическое соединение, которое вступает 

в не селективное по изотопному составу 

химическую реакцию с водой с образованием 

гидрооксида. Поэтому необходимо уточнение 

физико-химических процессов, происходящих 

при фотолизе. 

При формировании модели физикохимических 

процессов, проходящих в 

фотохимической ячейке после поглощения кванта 

УФ-излучения, нами проводились 

экспериментальные исследования, направленные 

на доказательство появления радикалов и 

уточнения их источника. Химические реакции с 

участием радикалов являются избирательными 

относительно изотопов. 

Водный раствор ацетата лития имеет полосу 

поглощения в диапазоне 200-265 нм. 

Максимальное поглощение наблюдается на длине 

волны 216 нм. В качестве источника излучения 

при фотолизе использовали лампу барьерного 

разряда на смеси KrBr, излучающая поток 

излучения с максимумом на длине волны 207 нм. 

В спектре излучения лампы наблюдается 

пьедестал, как в сторону длинных, так и коротких 

волн от максимума полосы. 

Фотохимические 

процессы, 

сопровождающиеся выделением газов, наблюдали 

в кювете диаметром 35 мм и толщиной 13 мм. В 

качестве входного окна кюветы использовали 

пластинку толщиной 6 мм из кварца КУ-1. 

предварительно из кюветы удаляли пузырьки 

воздуха, объем которых при облучении УФизлучением 

уменьшается за счет образования 

оксидов азота, что не позволяют наблюдать за 

газовыделением. 

При фотолизе дистиллированной воды и 0,1М 

раствора ацетата лития были получены 

следующие результаты. За первые 10 часов 

облучения газовыделения в обоих случаях не 

наблюдалось. Через 10-15 часов облучения 

скорость газовыделения из раствора ацетата лития 

была быстрее в 3 раза. Через 30-32 часов 

экспозиции скорость газовыделения из водного 

раствора СН 3 СООLi превышала скорость 

газовыделения из дистиллированной воды в более 

чем 15 раз. При увеличении содержания в 

растворе ацетата лития газовыделение начинается 

за меньшее время. 

Такие зависимости газовыделения от времени 

объясняются тем, что из образующихся при 

фотолизе водного раствора ацетата лития газов 

при 20°С СО 2 имеет наибольшую растворимость в 

воде (до 88 мл на 100 г воды), а остальные газы – 

значительно меньшую растворимость (Н 2 – 1,8 

мл, СН 4 – 3,3 мл). Внешние признаки 

газообразования проявляются после насыщения 

раствора газом. 

Для выяснения процессов, протекающих при 

облучении раствора потоком УФ-излучения, 

обрезали часть спектра длиной волны короче 200 

нм. Для этого использовали кювету с 

83


дистиллированной водой толщиной 13 мм. В 

качестве окон задерживающей коротковолновое 

излучение кюветы использовались пластины КУ- 

1 толщиной 6 мм. Облучение кювет с 

дистиллированной водой и водным раствором 

ацетата лития за время более 15 часов не 

приводит к газовыделению. В контрольных 

кюветах с дистиллятом и водным раствором, 

находящихся при таких же условиях облучения, 

наблюдалось выделение газов. Появление 

газовыделения лишь при одновременном 

фотолизе молекул воды и ацетата доказывает 

участие радикалов Н и ОН (появляющихся при 

фотолизе молекул воды) в последующих 

химических реакциях. Такие реакции селективны 

относительно изотопов и поэтому целесообразны 

более подробные фундаментальные исследования 

вторичных физико-химических процессов 

фотолиза. 

В процессе фотолиза водного раствора ацетата 

лития можно выделить следующие элементарные 

стадии: фрагментация исходных молекул под 

действием потока излучения, изотопноселективные 

химические реакции с участием 

радикалов • СН 3 , • СООLi, • Н, • ОН, изотопный 

обмен между исходным соединением и 

продуктами фотолиза, приводящий к 

уменьшению изотопного эффекта. 

Исходными при фотолизе водного раствора 

ацетата лития могут быть реакции 

СН 3 СООLi + hν 1 → • СН 3 + • СООLi, 

Н 2 О + hν 2 → • Н + • ОН. 

Для радикальной пары в синглетном 

состоянии в водном растворе этом возможна 

реакция синтеза с излучением молекулой ацетата 

лития кванта излучения из-за длительного 

контакта продуктов фотолиза между собой 

(клеточный эффект) 

• СН 3 + • СООLi → СН 3 СООLi + hν. 

Триплетные радикальные пары с немагнитным 

ядром • СН 3 + • СОО 6 Li более длительное время 

сохраняют свое состояние, чем • СН 3 + • СОО 7 Li и 

могут выйти из клетки. Такие радикальные пары 

могут диффундировать по раствору и участвовать 

в других химических реакциях с образованием 

диссоцируемых в воде соединений лития (ионы 

Li + в растворе обогащаются легким изотопом. 

Метильный радикал имеет возможность в 

водной среде участвовать в следующих реакциях 

• СН 3 + Н 2 О → СН 4 ↑ + • ОН, 

• СН 3 + • Н → СН 4 ↑. 

Так как выделение газа из воды начинается 

лишь при достижении его в воде до концентрации 

насыщения, то возможна также реакция 

СН 4 + • ОН → • СН 3 + Н 2 О. 

В реакции между радикалом 

• СООLi и 

молекулой воды могут образоваться 

диссоцируемые в водном растворе на ионы 

соединения лития 

• СООLi + Н 2 О → СО 2 ↑ + LiОН + • Н. 

Радикал • СООLi также может участвовать в 

следующих химических реакциях 

• СООLi + • ОН → СО 2 ↑ + LiОН, 

• СООLi + • Н → НСООLi. 

Возможны также следующие реакции 

диффузионных радикальных пар, обрывающие 

цепь химических реакций с участием радикалов 

• ОН + • Н → Н 2 О, 

• Н + • Н → Н 2 ↑, 

• ОН + • ОН → Н 2 О 2 . 

Радикалы • Н и • ОН также могут атаковать 

молекулу СН 3 СООLi, с образованием метана или 

гидрооксида лития, практически полностью 

дисоциируемого в водном растворе, и новых 

радикалов 

СН 3 СООLi + • ОН → СН 3 СОО • + LiОН, 

СН 3 СООLi + • Н → СН 4 ↑ + • СООLi. 

При рассмотрении этих реакций видно, что в 

результате фотолиза и последующих химических 

реакций выделяются газообразные метан и 

углекислый газ, а в растворе могут образоваться 

ионы лития. Процесс фотолиза происходит 

мгновенно - скорость образования первичных 

радикальных пар при этом зависит от 

интенсивности потока УФ-излучения. Скорости 

последующих процессов определяются 

константами протекания химреакций. 

Радикал • СООLi может содержать следующие 

изотопные модификации, между которыми 

наблюдается магнитный изотопный эффект: С 12/13 , 

О 16/17 , Li 6/7 . Сильное влияние на динамику 

радикальных пар может оказывать углерод, 

содержащий С 13 в природной смеси до 1,108%. 

Влиянием изотопов кислорода (в природной 

смеси содержится 0,039% О 17 ) можно пренебречь. 

Вклад изотопа Li 6 на динамику радикальных пар 

может быть весомым в связи высоким его 

содержанием (7,52%) в природной смеси 

изотопов. 

Возможные при облучении раствора 

химреакции можно объединить в две 

конкурирующие между собой группы: возврат 

радикалов в исходные соединения и образование 

новых химических соединений. При этом вклад в 

установление равновесного состояния 

определяют скорости протекания каждой 

химической реакции, что учитывалось при 

моделировании с помощью персонального 

компьютера физико-химических процессов. 

При облучении УФ-излучением, если 

образуются не растворимые в растворе 

соединение или газ, установление равновесия 

изотопного состава между исходным веществом и 

продуктами фотолиза связана с обменными 

процессами в растворе. 

В магнитном поле скорости химреакций с 

участием радикалов, содержащих разные 

изотопы, могут отличаться. В природной смеси 

лития концентрации изотопов, обладающих 

разными спинами (спин ядра 6 Li – 1, а 7 Li – 1,5), 

84



1. Баранов В.Ю., Белов И.А., Демьянов А. В. и 

др. // Изотопы. / Под ред В.Ю. Баранова. - 

М.: Физматлит, 2005. Т.2 - 728с. 

2. 

3. 

Серебренников 

В.С., Бурдовицын 

А.Н., 

Егоров А.Н. Разработкаа оптического метода 

селективного 

ионообменного 

выделения 

изотопов лития из раствора / Сборник трудов 

конференции СТТ-2006. Томск. 2006. – 

С.251-252. 

Мышкин В.Ф., Власов В.А., Вергун 

А.П. и 

др. Исследование 

процесса 

селективной 

фотодиссоциации 

ацетата 

лития 

для 

ионообменного 

выделения 

изотопов 

из 

водного раствора // Техника и технология. 

2006. №3.- С.80-82. 

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ 

В РАССЛАИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМАХ 

Тюлюбаев З.М., Шагалов В.В., Гайдай И.В. 


политехнический университет, физико-технический 

факультет 

г. Томск пр. Ленина 2, т. 419107, 418905 

E-mail: ostvald@phtd.tpu.edu.ru 

реагенте. Для разработки наиболее рациональной 

и современной 

технологии его получения 

необходимо изучение термодинамических 

данных 

и физико-химических свойств основных веществ, 

применяющихсяя для реализации данной 

технологии, а так 

же систем образованных такими 

веществами. 

Одной из таких задач является изучение 

фазовых равновесий в системе BrF 3 – фреон. 

Данные о фазовых равновесиях в указанной 

Рис. 2. Взаимная растворимость 

компонентов в системе вода – 

триэтиламин 

значительно отличаются). Поэтому наложение 

магнитного поля на 

облучаемую потоком УФ 

ячейку, влияющее на 

время конверсии триплет - 

синглетных пар радикалов с разными изотопами, 

влияет на распределение 

изотопов 

между 

соединениями. 

Работа 

проводилась 

при 

финансовой 

поддержке РФФИ (грант №06-08-00350-а). 

В аналитической 

химиии 

благородных 

металлов 

одна из основных задач является 

пробоподготовка, 

эффективность, 

которой 

определяется полнотой и скоростью перевода 

золота и платиновых 

металлов в раствор, расплав 

или иное 

гомогенизованное состояние. При этом 

основным, и самым трудоемким этапом является 

разложение 

матрицы 

с одновременным 

окислением благородных металлов. Для решения 

этой задачи Новосибирским 

научно- 

исследовательским 

институтом 

им. А. В. 

Николаева СО РАН [1] был предложен 

комплексный 

фторокислитель 

– 

тетрафторобромат 

калия. С его помощью 

окисление 

благородных 

металлов с 

одновременным переводом группы платиновых 

элементов в гомогенизованное 

состояние 


эффективности. 

с достаточной 

степенью 

На сегодняшний день существует потребность 

ряда промышленных предприятий и научно- 

этом 

исследовательских аналитических 

центров в Рис. 3. Взаимная растворимость компонентов в 

системе вода-никотинн 

системе 

отсутсвуют 

в литературе, однако 

известно, что система BrF 3 – фреон имеет 

ограниченную растворимость и при нормальных 

условиях 


собой две 

не 

смешивающиеся 

жидкости. 

Целью 

настоящего 

доклада является 

проведение обзора типов диаграмм фазовых 

равновесий в системах обладающих ограниченной 

взаимной смесимостью компонентов. 

Существуют 

жидкости, 

практически 

нерастворимые одна в другой 

(вода — ртуть, вода 

— керосин 

и т.п.) или 

растворимые 

в 

85


ограниченных пределах концентраций (водаа — 

фенол, вода — анилин и др.). Если смешивать 

две 

жидкостии с ограниченной растворимостью, то 

при 

постоянной 

температуре 

состав 

каждого из 

равновесных слоев остается постоянным, не 

зависит от количества той или иной жидкости в 

смеси. 

Повышение температуры обычно ведет к 

увеличению взаимной растворимости жидкостей, 

так что при некоторой температуре достигается 

полная взаимная растворимость 

жидкостей, 

напримерр при 168 ° С для системы 

вода — анилин 

Рис. 1. [2]). 

Рис. 1. Взаимная растворимость компонентов в 

системе анилин – вода при разных 

температурах 

Температура, выше которой 

имеет место 

неограниченная 

взаимная растворимость 

компонентов, называется критической. Кривая 

АСB является кривой 

расслоения 

(ликвации), 

она 

разделяет области существования гетерогенных 

(внутри кривой) и гомогенных систем (вне 

кривой). Прямая, , соединяющая 

точки 

равновесных слоев (сопряженных 

фаз), например 

прямая a i b i называется нодой или коннодой. 

Иногда 

встречаются 

системы с нижней 

критической 

точкой 

растворения, 

когда 

растворимость 

жидкостей 

увеличивается 

при 

понижении температуры (вода – триэтиламин, 

рис. 2. [2]), или с двумя (верхней и нижней) 

критическими точками растворения (водаа — 

никотин, рис. 3. [3]). 

Однако 

последние 

два типа систем 

встречаются гораздо реже, чем системы 

с одной 

верхней критической точкой растворения. 

Большой 

интерес представляет 

парообразование 

в растворах, имеющих 

область 

несмесимости. 

Если в бинарном жидком 

растворе существует 

область 

несмесимости, 

т. е. раствор 

при 

определенных 

условиях состоит из 

двух 

равновесных жидких фаз, то 

при его испарении 

система окажется трехфазной, состоящей 

из двух 

жидких и одной 

паровой фаз. В соответствии с 

правилом фаз для такой системы число степеней 

свободы окажется равным единице [3]. 

В 

качестве этой единственной 

степени 

свободы могут быть выбраны либо давление, 

либо 

температура. Если, например, мы 

будем 

говорить о процессе парообразования раствора с 

областью несмесимости при некотором заданном 

постоянном давлении, то это 

будет означать, что 

единственная степень свободы системы уже 

использована и, следовательно, все остальные 

интенсивные свойства этой системы однозначно 

определены, т. . е. при заданном давлении 

температура 

рассматриваемой 

трехфазной 

системы должна иметь единственное 

вполне 

определенное значение. То же относится к 

концентрациям 

всех трех 

равновесно 

со 

существующих фаз — они также могут иметь при 

заданном давлении лишь единственные 


(рис. 4) [4]. 

В связи со сказанным выше о числе степеней 

свободы при заданном давлении р температура 

Т Е , при которой 

будут находиться в равновесии 

все три фазы, должна иметь вполне определенное, 

единственное значение. То же относится и к 

концентрациям х 1 , х 2 и х Е , которые для данного 

раствора при заданном р представляют собой 

единственно 

возможные 


соответствующих трех фаз, 

которые 

могут 

находиться в равновесии друг с другом. Это 

86 

Рис. 4. Разновидность T, x – диаграммы 

парообразования бинарного раствора с 

областью несмесимости 

Рис. 5. T ,x – диаграмма парообразования 

гетерогенного раствора при различных 

давлениях


означает, что если рассмотреть любую точку R, 

лежащую на отрезке MN внутри области 

несмесимости, то в этой точке раствор будет в 

общем случае состоять из трех равновесных фаз 

— двух жидких фаз состояний М и N и паровой 

фазы состояния Е. Иными словами, отрезок MN 

является участком кривой кипения в области 

несмесимости. Кривая кипения состоит из трех 

участков: T s1 – М, MN и N – T s2 , кривая 

конденсации - из двух участков: T s1 – Е и Е – T s2 . 

Интересно проследить изменение характера 

кривых кипения и конденсации для растворов, у 

которых с увеличением давления уменьшается, а 

затем и совсем исчезает область несмесимости. 

На рис. 5 изображен в Т, x – диаграмме ряд 

кривых кипения и конденсации такого раствора 

при соответствующих различных постоянных 

давлениях. 

При давлении p 4 =const и p 3 =const кривые 

кипения имеют участки внутри области 

несмесимости, что соответствует 

парообразованию гетерогенной системы. При 

давлении p 2 =const кривая кипения оказывается на 

границе перехода из области гетерогенного 

раствора в область гомогенного. При давлении 

p 1 =const парообразование уже происходит в 

гомогенной системе. 


1. Митькин В.Н. Фторокислители в 

аналитической химии благородных металлов 

// Журнал аналитической химии. 2000. т. 55. 

№ 3. С. 286-288. 

2. Семиохин И.А. Физическая химия: учебник. 

– М.: МГУ, 2001. – 272 с. 

3. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия. – М.: 

Химия, 1968. – 432 с. 

4. Кирилин В.А. Термодинамика растворов. – 

М., 79. – 288 с. 

КОМПЬТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРАВЛЕННОГО ПОИСКА 

СИСТЕМ С МАКСИМАЛЬНЫМИ ЭФФЕКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ. 

Харин С.С., Вергун А.П. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина,30 

E-mail: Hases@sibmail.com 

Ионообменная технология в настоящее время 

приобретает роль одного из важнейших 

технологических процессов. Иониты нашли 

широкое применение во многих отраслях 

промышленности, где требуется очистка, 

разделение и концентрирование различных 

веществ. 

Водоподготовка, 

гидрометаллургия 

радиоактивных, цветных, редких и благородных 

металлов, очистка пищевых и фармацевтических 

продуктов – далеко не полный перечень областей 

промышленного применения ионитов. 

В атомной технике иониты используются для 

выделения радиоактивных элементов из руд и 

концентратов, для извлечения ионов из растворов, 

для разделения элементов с близкими свойствами 

и изотопов, а также для улавливания 

радиоактивных элементов и продуктов их 

распада. Совершенствование ионитов, разработка 

новых технологических схем приведет к еще 

большему расширению областей применения 

ионообменных технологий. 

С целью эффективного решения задачи 

определения наилучших условий и режимов 

разделения в системе, которая с точки зрения 

квантово-статического расчета перспективна в 

отношении разделения изотопов, применяются 

методы компьютерного моделирования. 

Большое разнообразие ионитов, возможности 

их синтеза с наперед заданными свойствами 

позволяют осуществлять направленный выбор 

систем с максимальными разделительными 

свойствами. 

Важнейшая характеристика процесса 

изотопного обмена – коэффициент разделения α – 

может быть рассчитана в обменных процессах 

через значения β – факторов, участвующих в 

изотопном обмене соединений (β 1 и β 2 ): 

β1 

α = ; 

β2 

Значение β – фактора дает численную оценку 

термодинамической неравнозначности изотопов в 

соединении и определяется через отношение 

соответствующих статистических сумм 

изотопных форм соединений. Таким образом, 

теоретическое определение β – факторов 

позволяет провести расчеты однократных 

коэффициентов разделения для широкого круга 

реакций изотопного обмена. 

Компьютерное моделирование позволяет 

существенно повысить эффективность 

экспериментальных исследований, так как дает 

возможность получить максимум информации 

при значительно меньшем по сравнению с 

классическими приемами числе необходимых 

экспериментов. Результаты исследований, 

87


полученные с применением компьютерного 

моделирования, являются научной базой для 

решения задач повышения эффективности 

разделительных процессов, поиска новых 

способов разделения и тонкой очистки веществ, 

определения оптимальных условий их проведения 

с учетом требований экологии и безопасности. 

Работа с компьютерными моделями 

рассматриваемых процессов дает возможность 

относительно быстро и без существенных затрат 

осуществлять также направленный выбор систем 

с максимальными разделительными 

характеристиками. 

Была разработана компьютерная модель (на 

языке программирования Delphi v.7), 

позволяющая находить коэффициент разделения 

α и как следствие β – фактор в фазе ионита и в 

дальнейшем позволяющая осуществлять 

направленный поиск систем с максимальными 

эффектами разделения. 

Сущность метода состоит в следующем: 

Если для одной подгруппы периодической 

системы Д.И. Менделеева выбрать ион сравнения 

и проводить обмен его на другие ионы этой 

подгруппы, то константа селективности будет 

являться монотонной функцией 

кристаллохимических радиусов ионов. Тогда 

величина коэффициента обогащения ε 

определится по формуле: 

1 ⎛ ∂κ 

⎞ 

ε = ⎜ ⎟ ; 

κ ⎝ ∂r ⎠ 

∆r 

∆ r – разность кристаллохимических 

где 

радиусов разделяемых изотопов, κ – константа 

селективности. 

Проводя дифференцирование по радиусу 

выражения для константы селективности, 

полученного на основе электростатической 

модели, можно составить формулу для 

коэффициента обогащения ε. 

⎧ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

2 

⎡ 

2 

⎪ 

Ne 2e 

N( l ) ⎤ 

A 

+ la 

⎢− 

− 

2 

5 

⎥+ 

⎪⎢⎣ 

D0 

( ra 

+ rA 

) D0 

( ra 

+ rA 

) ⎥⎦ 

⎪ 

⎪ 

⎡ ⎛exA 

⎪ 

⎢ ⎜ − 

2 

⎪ 

⎢ ⎜ rA 

⎪ 

1 

2 ⎢ ⎜ 

∆r 

eµ 

0N 

( 1 ) 

2 

⎨ 

⎢1 

⎜ 

−xA 

ε = + 

+ βd 

− 

3 

2 

RT ⎪ D ( ) ⎢ ⎜ 

p 

rA 

+ r 

r 

b 

B 

⎪ 

⎢ ⎜ 

⎪ 

⎢ ⎜ e 

2 

⎪ 

⎢ 

− 

⎣ ⎝ ra 

⎪ 

⎪ ⎡ 

⎤ 

0 

⎪ ⎢ 

µ eN 

− ⎥ 

⎪ ⎢D 

( + ) ⎥ 

p 

rA 

rb 

⎪ 

1 

⎢ 

⎥ 

⎪ 

2exA 

2 ⎢ µ 

0eN 

+ βd 

× 

⎥ 

3 

2 

⎪ ⎢ 

− + 

r 

( + ) 

⎥ 

A Dp 

rB 

rb 

⎪ ⎢ 

⎥ 

2 

⎪ ⎢ 2e 

N( l + ) ⎥ 

B 

lb 

⎪ ⎢+ 

⎥ 

5 

⎩ ⎢⎣ 

Dp 

( rA 

+ rb 

) ⎥⎦ 

⎫ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎞⎤ 

⎟⎥ 

⎟⎥ 

e 

⎟⎥ 

−⎟⎥ 

+ ⎬; 

⎟⎥ 

⎪ 

⎟⎥ 

⎪ 

⎟⎥ 

⎪ 

⎠⎥⎦ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎪ 

⎭ 

где e – заряд электрона; N – число Авогадро; Т 

– температура; R – универсальная газовая 

постоянная; β r 

– степень сшивки; 

A, 

rB 

, ra 

, rb 

– 

соответствующие кристаллохимические радиусы 

катионов А + и В + аниона обменной группы, 

l 

молекулы воды; 

A, 

lB, 

la, 

lb 

– соответствующие 

поляризуемости катионов А + и В + аниона 

D 

0, 

D 

обменной группы, молекулы воды; 

p 

– 

эффективные значения диэлектрической 

µ 

проницаемости в обменнике и растворе; 

0 – 

дипольный момент молекулы воды; d – 

содержание ДВБ в смоле; A – доля иона А в 

смоле. 

Расчеты по указанной формуле могут быть 

сведены к выражению следующего вида: 

x 

ε = 

⎡ 

⎢− 

⎣ 

a 

D 

0 

2⎤ 

+ b + cd ⎥ ∆ r; 

⎦ 

88


где a, b, c – константы, рассчитанные при 

определенной температуре, d – процентное 

содержание дивинилбензола в смоле. 

Таким образом, определив коэффициент 

обогащенияε , находим величину α и 

β – 

фактора. 

Значения 

β – фактора, определенные с 

помощью компьютерной модели для катионита 

КУ-2 с различной степенью сшивки представлены 

в таблице №1.таблица №1 

%, 4 8 12 16 24 

ДВБ 

β – 

факто 

р 

1,010 

9 

1,011 

5 

1,011 

8 

1,012 

2 

1,012 

8 

После выбора на основании расчета 

β – 

факторов наиболее перспективных систем для 

разделения изотопов производится определение 

оптимальных условий проведения опытов. 

Например, на основании предложенного 

метода были выбраны 2 системы изотопного 

обмена. 

1. Система: катионит КУ-2 и водный раствор 

углекислой соли выделяемого изотопа. В 

данном процессе изотопного разделения не 

требуется применения химических реагентов 

при обращении фаз. 

2. Система: жидкий ионит (ди-2-этилгексилфосфорная 

кислота) и раствор соли 

выделяемого изотопа. 


1. Кардашев Г.А. «Физические методы 

интенсификации процессов химической 

технологии» – М.: Химия, 1990. 

2. Баранов В.Ю. «Изотопы, свойства, 

получение, применение» – М.: Издат. АТ., 

2000 

3. Власов В.А., Вергун А.П., Орлов А.А. 

«Разделительные процессы с применением 

ионообменных материалов» – Томск: ТПУ, 

2002. 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ 

ХАРАКТЕРИСТИК В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КАСКАДАХ ПРИ 

НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ 

Чупров А.В., Власов В.А., Тимченко С.Н., Щербин В.А. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: super-alex@yandex.ru 

Обогащение изотопов урана в разделительном 

центробежном каскаде является сложным и 

дорогостоящим процессом, поэтому вопросы 

оптимизации технологической схемы и режимов 

работы оборудования имеют большое значение в 

целях повышения эффективности производства. 

Одним из путей решения указанных вопросов 

является создание адекватных математических 

моделей процессов разделения изотопов в 

центробежных каскадах. 

Важное место здесь занимает моделирование 

нестационарных гидравлических и 

разделительных процессов. 

Рассмотрим прямоугольно-ступенчатый 

центробежный каскад для разделения 

двухкомпонентной изотопной смеси. Пусть в 

некоторую промежуточную точку каскада 

подается поток питания F, а из концов каскада 

отбираются потоки Р (отбор) и W (отвал). 

Величины Р, F и W являются функциями от 

времени, и связаны уравнением баланса: 

F = P+ W; F⋅ CF = P⋅ CP + W⋅CW 

(1) 

где: C W – концентрация отвала; C P – 

концентрация отбора каскада; C F – концентрация 

внешнего питания. 

Модель каскада, необходимая для расчета 

нестационарных процессов разделения изотопов, 

включает в себя систему уравнений 

нестационарной гидравлики и нестационарного 

переноса в каскаде. Решение полученной 

совместной системы позволяет определить время 

выхода каскада на стационарный режим работы, 

потоки и концентрации отбора и отвала ступеней 

и всего каскада в целом. 

Система уравнений, описывающая 

нестационарные гидравлические процессы 

строится следующим образом [1]: газосодержание 

каскада, состоящего из n ступеней, разбивается на 

n объемов газа. Газосодержание в каждой 

ступени определяется через массу газа 

вращающегося в роторе центрифуги 

(газосодержание ротора) [2] 

− A 

2 2 

1− 

e MΩ 

r 

M0 

= ρV , A= 

a 

A 

2RT0 

. (2) 

89


где: М 0 - газосодержание ротора газовой 

V = π r 

центрифуги (ГЦ) с объемом aH 

, радиусом 

r a и высотой H определено для идеального газа с 

молярной массой M, равновесной плотностью ρ, 

давления p, при температуре T 0 , вращающегося 

как единое целое вокруг оси z с угловой 

скоростью Ω= V w / ra 

, где V 

w - окружная 

скорость ротора. Газосодержание M i (t) i - той 

секции рассчитывается как произведение 

количества, входящих в нее центрифуг на М 0 

M i 

= N i 

⋅ M 0 , i=1..n. 

Перепишем это соотношение с учетом (2), 

заменив ρ = Mp/ 

RT0 

− A 

NVM 

i 

1− 

e 

Mi 

= Ep, 

E = ⋅ 

RT0 

A 

(3) 

Пусть G + + 

i , C i – поток и концентрация отбора i- 

ой ступени; G - - 

i ,C i – поток и концентрация отвала 

i-ой ступени; G i , C i – поток и концентрация 

питания i-ой ступени. Для i-ой ступени можно 

записать следующие уравнения нестационарной 

гидравлики: 

dMi 

+ + − − + − 

= δFF+ δi− 1Gi− 1+ δi+ 1Gi+ 

1−Gi −Gi 

dt 

(4) 

δ 

где: 

F , 

δ + i − 1 

δ − 

, 

i+ 1 

- признаки (0 или 1) 

наличия потока в секции, t - время. 

Из (2) и (3) следует, что изменение величины 

E во времени зависит от 

Ω () t , поэтому в общем 

случае газосодержание ГЦ зависит, от частоты 

вращения: 

dM dp dE 

= E + p 

dt dt dt 

(5) 

Начальное условие для уравнения (4) 

Ω (0) =Ω 

получается для 0, A(0) 

= A0, 

приводящее (3) к соотношению 

− A 

NMV1 

0 

i − e 

Mi 

(0) = 

pi 

(0) 

RT0 A0 

(6) 

p (0) 

Здесь i - начальное давление в i-ой 

ступени. 

Перенос ценной (легкой) компоненты от 

отвала в сторону отбора в обогатительной и 

регенеративной частях каскада соответственно 

записывается в следующем виде [2] 

∂cG 

τl 

= τc+ Gεc( 1−c) 

− ∂ n 2 , (7) 

∂cG 

τ′ l 

=− τ′ 

c+ Gεc( 1−c) 

− ∂ n 2 , (8) 

τ 

l 

τ ′ 

l 

После подстановки и из (7) и (8) в 

уравнение переходного процесса в центробежном 

каскаде получим для обогатительной части 

2 

∂( Mc) 

G ∂ c ∂ 

= − ⎡Gε 

c 

2 

( 1− c) 

+ τc⎤ 

∂t 

2 ∂ n ∂n 

⎣ 

⎦ 

(9) 

и для регенеративной части 

2 

∂( Mc) 

G ∂ c ∂ 

= − ⎡Gεc 2 

( 1−c) 

−τ 

′ c⎤ 

∂t 

2 ∂ n ∂n 

⎣ 

⎦ 

(10) 

Для решения уравнений (9) и (10) 

необходимо задать начальное условие и 

граничные условия на отборном и отвальном 

концах каскада. Принимается, что распределение 

концентрации при t = 0 соответствует 

некоторому стационарному состоянию каскада 

с( n,0) = c0 

( n) 

. 

В случае работы в безотборнобезотвальной 

режиме с резервуарами с емкостями 

T 

Л 

M 

P и 

M 

P на тяжелом и легком конце 

соответственно граничные условия имеют вид: 

M Л P 

dc 

при n = 1 dn -2 ε c =2 G 

∂c 

∂ t 

Т 

dc 

M P ∂c 

при n = N dn -2 ε c = - 2 G ∂ t (11) 

На стыке ступеней 

− + 

G( − nk, t) ∂c 

G( + nk, t) 

∂c 

⋅ − ⋅ + 

2 ∂n 

2 ∂n 

* * 

ε ⎣ 

⎡G( + nk, t) −G( −nk, t) ⎦ 

⎤⋅c ( 1− c ) = 0 

(12) 

Знаками «+» и «–» отмечены значения 

параметров справа и слева от k - того стыка 

ступеней. 

Если на «стыке» секций 

n= 

n 

( k ) 

подается поток питания получим: 

− + 

G( − nk, t) ∂c 

G( + nk, t) 

∂c 

⋅ − ⋅ + 

2 ∂n 

2 ∂n 

ε ⎡ 

⎣G( + nk, t) −G( −nk, t) ⎤ 

⎦⋅cf ( 1− cf ) = cf 

F 

(13) 

Расчет систем уравнений (4) для определения 

газосодержания и (9), (10) нестационарного 

переноса проводится следующим образом. 

Рассчитывается начальное газосодержание в 

ступенях согласно (6) и начальная концентрация 

вдоль каскада по условию 

с( n,0) = c0 

( n) 

. Затем 

рассчитывается минимальный шаг по времени 

∆ τ для уравнений (4) и (9), (10). Для уравнений 

(9), (10) вводится также шаг ∆ n 

Для численного решения уравнений (4) 

используется модифицированный метод Эйлера 

второго порядка точности по времени. Для 

решения уравнений (9) и (10) используется 

двухслойная схема расчета, обеспечивающая 

второй порядок точности по переменным t и n 

Также для обеспечения расчета с общим 

вторым порядком точности для аппроксимации 

90


условий на отборном и отвальном концах каскада, 

на стыке ступеней разной производительности без 

подвода и с подводом питания использовались 

односторонние разностные схемы 

− 

∂c 

2 i 9 i 18 i 11 i 

= − ⋅ cn / 6 

−3 + ⋅cn −2 − ⋅ cn −1+ ⋅cn 

∆n 

∂n 

k k k k 

+ 

∂c 

2 i 9 i 18 i 11 i 

= ⋅cn / 6 

−3 − ⋅ cn −2 + ⋅cn −1− ⋅cn 

∆n 

( ) ( ) 

( ) ( ) 

∂n 

k k k k 

которые получаются из суперпозиции разложения 

функции с в ряды Тейлора в точках с индексами 

k-1, k-2, k-3 k+1, k+2, k+3 соответственно. 

Был проведен расчет нестационарного 

процесса разделения в симметричном 

противоточном каскаде, состоящем из 6 

разделительных ступеней. В качестве начального 

условия задавался начальная концентрация 

C 

F 

= 0.00711 

. Считается, что все ступени 

каскада в начальный момент времени заполнены 

M 

на заданную величину 

н . Задан внешний поток 

F = F( s 

питания 

3, t) 

, как функция от времени и 

точки подачи потока питания в каскад. 

Результаты расчетов представлены на рисунке 1. 

Рис.1. Изменение относительной 

концентрации во времени на отборном конце 

разделительного каскада. 


3. 

Создана математическая модель для 

исследования нестационарных процессов 

разделения в симметричном противоточном 

каскаде. Система уравнений, описывающая эту 

модель, состоит из уравнений нестационарной 

гидравлики, являющихся уравнениями баланса 

вещества в выделенных объемах. Процесс 

переноса ценной (легкой) компоненты от отвала в 

сторону отбора в обогатительной и 

регенеративной частях каскада описывается 

двумя уравнениями в частных производных 

второго порядка. 

При совместном решении для уравнения 

нестационарной гидравлики используется 

модифицированный метод Эйлера второго 

порядка точности по времени, уравнения 

разделения используется двухслойная схема 

расчета, обеспечивающая второй порядок 

точности по переменным t и n . 

Получены результаты численного расчета 

параметров нестационарного процесса в 

симметричном противоточном каскаде. 


1. Филимонов С.В., Скорынин Г.М., . 

Голдобин Д.Н. Моделирование 

нестационарных гидравлических процессов. 

// Изв. ВузовФизика, 2004 т.47 ;№11 с. 173- 

177 

2. Левин Е.В., Лагунцов Н.И., Сулаберидзе Г.А. 

Об одном методе численного исследования 

нестационарных процессов в 

многосекционных установках для разделения 

многокомпонентных изотопных смесей. // 

Инж. физ. журн., 1982, т. 43, № 3, с. 456-462. 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО 

КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАДОНА В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ. 

Шестак А.П. 


E-mail: gel@sibmail.com 

Известно, что большая часть радона поступает 

в атмосферу, а значит и в жилые помещения, из 

земли, поэтому изучение переноса этого газа в 

почвогрунтах занимают одно из центральных 

мест в радиационной экологии. 

Задачи о переносе радона в грунтах могут 

решаться различными методами, в том числе 

широко применяются методы математического 

моделирования [1]. Метод математического 

моделирования позволяет найти основные 

закономерности распределения радона в грунте, 

если известны параметры моделей, т.е. величины, 

характеризующие как физические свойства среды, 

так и механизмы переноса. Главным механизмом 

переноса радона является диффузия. При 

моделировании диффузионного переноса 

91


иcпользуется 

понятие эффективного 


диффузии, 

который 

помимо 

градиента концентрации учитывает физические 


радона и пористой среды. В частности, 

как показывают исследования [2], эффективный 

коэффициент диффузии главным образом зависит 

от пористости 

и влажности грунтов. Под 

пористостью понимают долю объёма грунта, 

приходящуюся на поры, а влажность – это 

отношение массы воды к массе твёрдых частиц 

грунта. 

В данной работе изучено влияние пористости 

и влажности грунтов 

на величину эффективного 


диффузии. 

Для решения 

поставленной задачи 

использован лабораторный 

метод определения эффективного коэффициента 

диффузии радона D в пористых средах [3]. Схема 

опыта представлена на рисунке 1. 

Рисунок 1. Схема опыта для измерения 

коэффициента диффузии радона. 

В опыте 

производится определение 

концентрации радонаа в измерительных камерах 3 

и 4 в условиях стационарной диффузии, когда 

количество 

радона, поступающее 

за счёт 

диффузии в приёмную 

камеру 4, равно 

количеству радона, распадающегося в её объёме. 

Стационарное уравнение диффузии для такой 

схемы опыта имеет вид: 

2 

∂ 

C 

⋅ C 

2 

∂z 

= λ D , (1) 

где C - объёмная 

концентрация радона; 

λ - постоянная распада радона. 

Уравнение решено 

для граничных условий: 

где C1 

( 0) C1 

C = 

; 

- концен нтрация радона в камере с 

C 

C ( h) 

= 

C 

2 , (2) 

источником; 2 - концентрация радона в 

приёмной камере; h - толщина образца грунта. 

Количество радона, поступающее в приёмную 

C in 

dC 

= −D 

⋅ 

где V - объём приёмной камеры; S - 

площадь сечения 

образца. 

Из условия равенства 

C in C = out получим 

трансцендентноее уравнение (3): 

V ⋅ Q n − ch Q 

= 

S ⋅ h sh Q 

C 

1 

n = 

C 

где 2 

λ 

Q = 

h 

D - параметр, 

связанный 

с 

коэффициентом 

уравнения (3). 

диффузии, находится 

из 

В 

соответствии 

со схемой опыта 

сконструированаа установка, в которой отношение 

концентраций радона n в камерах определяется по 

β - радиоактивности продуктов его распада. Для 

установления 

стационарной 

диффузии 

герметично собранная установка выдерживается 

две недели. 

В ходе экспериментов 

были получены 

зависимости 

эффективного 


диффузии 

от влажности и пористости. 

На 

рисунках 2 и 3 представлены 

графики 




диффузии от влажности W (в отн. ед.) для 

образцов грунта с пористостью 

η 

= 49% 

. 

η = 67% 

и 

Рисунок 2. 

( h) 

dz 

, 

C ou t 

( ) 

( ) 

, 

= 

C 2 

(3) 

- определяется 

⋅V 

⋅ λ 

S 

в 

, 

опыте; 

C in 

камеру 

и количество 

радона, 

C 

распадающегося в объёме этой 

камеры, out 

определяются выражениями: 

92


Рисунок 3. 

Видно, что эффективный 

коэффициент 

диффузии уменьшается с ростом влажности, 

причем зависимость 

имеет экспоненциальный 

характер. Сильную зависимость 


диффузии от влажности можно объяснить тем, 

что вода 

в первую очередь заполняет открытые 

поры, доступные для переноса радона. 

Зависимость 



диффузии от пористости (в отн. ед.) имеет 

линейный характер (рис. 4). 


: 

1. Ю.П. Булашевич, Р.К. Хайритдинов, «К 

теории диффузии эманации в пористых 

средах». Изв. АН СССР, сер. геофиз. 12, 

1959. 

2. Rogers V., Nielson K., «Multiphase radon 

generation and transport in porous materials. » 

Health Physics, №6 1991. 

3. Iskandar D. ., lida Т., Nakashima S. 

Determination of Rn 222 diffusion coefficient in 

Japanese soils. Department 

of Nuclear 

Enginering, Graduate School of Enginering, 

Nagoya University. 

КОРОТКОЖИВУЩЕЕ ОПТИЧЕСКОЕЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В CAF 2 ПРИ 

ИМПУЛЬСНОМ ОБЛУЧЕНИИ ЭЛЕКТРОНАМИ 

Шишлянникова И. В., Обухова Е. Е., Штанько В. .Ф. 


E-mail: shtanko@tpu.ru 

Современные 

оптическиее 

материалы, 

используемые для окон мощных эксимерных 

лазеров с накачкой 

электронным 

пучком, 

подвергаются 

воздействию 

электронов, 

рассеянных из пучка накачки, сопутствующего 

Оптическая плотность, D 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

3,2 3,1 3 2,9 2,8 2,7 

2,6 2,5 2,4 2,3 

Е, 

Рис. 1. Спекры оптическогоо поглощения 

трех 

образцов 

CaF 2 , имеющих 

разные 

координаты в зоне 

роста, при температуре 

273 К после воздействия ИЭП. 

электронному пучку рентгеновского излучения, а 

также лазерного излучения на длинах волн 193 нм 

(ArF), 157 нм (F 

2 ) и 248 нм 

(KrF). Результатом 

совокупного воздействия 

является изменение 

прозрачности материалов в ультрафиолетовой 

области 

спектра. 

Стойкость 


в 

условиях совокупного воздействия определяет 

надежность лазеров этого типа. 

Номинально 

чистые кристаллы CaF 2 , 

обладающие высокой радиационной стойкостью, 

являются одним 

из наиболее перспективных 

материалов для изготовления окон эксимерных 

лазеров. 

Считается, что под действием ионизирующей 

радиации в кристаллах со структурой флюорита 

при комнатной 


эффективно 

образуются автолокализованные экситоны (АЭ) 

[1,2]. Спектры 

оптического 

поглощения 

и 

люминесценции 

АЭ обычно представляют в виде 

широких полос, , обусловленных электронным и 

дырочным компонентами. Однако, в работе [3] 

установлено, что 

переходноее поглощение в CaF 2 

имеет сложный спектрально-кинетическиэлектронного, так и дырочного 

компонента. Релаксация наведенного оптического 

поглощения происходит неоднородно по спектру. 

состав 

как в области 

93


Установлено, что кроме короткоживущего 

компонента присутствует более инерционный, 

эффективность наведения которого возрастает с 

ростом температуры [4]. 

Облучение ускоренными электронами 

номинально чистых кристаллов CaF 2 с флюенсом 

F=7425 Дж/см 2 приводит к накоплению 

долгоживущих дефектов, определяющих 

изменение прозрачности кристаллов от УФ до 

ближней ИК области спектра [5]. 

Несмотря на то, что с ростом температуры 

спад короткоживущего наведенного поглощения 

коррелирует с ростом инерционного, до 

настоящего времени не установлена прямая связь 

между эффективностью создания 

короткоживущих и долгоживущих дефектов. Это 

в первую очередь обусловлено отсутствием 

корректной информации о структуре дефектов, 

определяющих короткоживущее оптическое 

поглощение. 

Целью настоящей работы является 

дальнейшее изучение закономерностей создания и 

природы короткоживущих дефектов в 

номинально чистых кристаллах CaF 2 . 

В настоящей работе использован метод 

импульсной спектроскопии с временным 

разрешением, основные принципы которого 

изложены в [6]. Методика прецизионных измерений 

при облучении импульсным электронным 

пучком (ИЭП) аналогична [3]. Параметры 

ускорителя следующие: Е = 0.26 MeV, t = 12 ns, 

W = 0.2 J·cm −2 . Кристаллы CaF 2 были выращены 

методом Стокбаргера. Концентрация остаточных 

примесей ~10 −5 mol.%. Образцы 

термостатировались, так как эффективность 


0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

4 

5 

4 

3 

2 

1 

3,5 

Е, 

Рис. 2. Спектры оптического поглощения эВ 

CaF 2 , измеренные при 273 К через 10 нс после 

облучения ИЭП для ряда областей с 

площадью ∼ 25 х 40 мкм 

94 

2 . 

3 

2,5 

2 

наведенного оптического поглощения зависит от 

температуры [1,4]; для исключения влияния 

предварительного облучения частота следования 

импульсов облучения составляла ~10 −3 Hz. 

На рис.1 представлены спектры наведенного 

оптического поглощения трех образцов CaF 2 


0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

3,1 

3 

2,9 

2,8 

2,7 

2,6 

2,5 2,4 

Е, 

Рис.3. Спектры оптического поглощения 

СаF 2 , термостатированного при 273 К, 

измеренные через 10 нс (1) и 300 нс (2) после 

воздействия ИЭП.. Кривая 3 соответсвует их 

разности. 

термостатированных при температуре 273 К и 

измеренных через 10 нс после окончания ИЭП. 

Образцы выколоты из одного блока, но имели 

разные координаты в зоне роста. Спектры 

поглощения измерялись для области облучения 

∼12 мм 2 . Неоднородность флюенса энергии не 

превышала - 3 %. 

Из представленных результатов следует, что 

величина наведенного поглощения в области 

спектра, приписываемого электронному 

компоненту АЭ, во-первых, имеет явно 

выраженную топографию. Во-вторых, спектр 

поглощения сложен и состоит из ряда 

перекрывающихся полос. Более резко топография 

проявляется при уменьшении площади 

зондируемой поверхности. На рис.2 представлены 

спектры оптического поглощения СаF 2 , 

измеренные для ряда областей с площадью 

зондируемой поверхности ∼ 25 х 40 мкм 2 . 

Анализ результатов изучения топографии 

оптического поглощения CaF 2 на микроуровне 

подтверждает сложность спектрального состава. 

На рис.3 представлены спектры поглощения 

кристалла CaF 2 , измеренные через 10 и 300 нс 

после импульса облучения ИЭП при 273 К. 

Данные спектры и их разность свидетельствуют о 

неоднородной по спектру релаксации полос после 

облучения. Спектр 3 рис.3 соответствует 

быстрорелаксирующим полосам. Данные спектры 

были использованы для разложения на 

3 

2 

1


составляющие полосы методом Аленцева – Фока. 

Установлено, что в спектральном интервале 2,3 – 

3 эВ можно выделить 8 полос поглощения с 

формой, близкой к гауссовой и полушириной не 

более 0,1 эВ. 

Оценка вкладов элементарных полос в 

спектры, представленные на рис. 1 и 2, показал на 

настоящем этапе изучения, что полосы 

автономны 

и скорее принадлежат разным 

короткоживущим дефектам. В пользу этого 

заключения свидетельствует и отличие в 

характеристических временах релаксации полос. 

Совокупность результатов изучения 

спектрального состава короткоживущего 

оптического поглощения в CaF 2 и его топография 

при возбуждении ИЭП позволяет сделать 

предположение о том, что природа создаваемых 

оптически активных центров прямо связана с 

исходными дефектами кристаллической решетки. 

Возможно, что, как предположено в [7], такими 

центрами могут быть АЭ, локализованные вблизи 

структурных дефектов, что может определять 

наблюдаемую сложность спектра поглощения. В 

связи с этим наведенное короткоживущее 

оптическое поглощение и его параметры могут 

быть использованы для контроля радиационной 

стойкости CaF 2 . 


1. R.T. Williams, M.N. Kabler, W. Hayes, J.P.H. 

Stott. Phys. Rev., B14, 2, 725 (1976). 

2. Н.Н. Ершов, Н.Г. Захаров, П.А. Родный. Опт. 

и спектр. 53, 1,89 (1982). 

3. Е.П. Чинков, В.Ф. Штанько. ФТТ 39, 7, 1197 

(1997) 

4. Л.А. Лисицына, В.М. Лисицын, Е.П. Чинков. 

Изв. вузов. Физика, 1, 13 (1995). 

5. П.Б.Сергеев., В.Д. Зворыкин и др. 

Оптический журнал, т.72, №6, 85-89.( 2005). 

6. Э.Д. Алукер, В.В. Гаврилов, Р.Г. Дейч, С.А. 

Чернов. Быстропротекающие радиационностимулированные 

процессы в щелочногалоидных 

кристаллах. Зинатне, Рига. (1987). 

183 с. 

7. T. Tsujibayashi, M. Watanabe et al. J. 

Luminescence. 87/89, 254-256, (2000). 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ 

ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОЙ ЦЕНТРИФУГИ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ 

УРАНА С ПОМОЩЬЮ НЕЙРОСЕТЕЙ 

Щербин В.А., Тимченко С.Н., Чупров А.В., Власов В.А. 


E-mail: richi@inet.tsu.ru 

Предсказать процесс разделения изотопов 

урана в газовой центрифуге, используя 

математические модели, очень трудно. 

Вычисления требуют одновременного решения 

уравнений движения газа (уравнения 

непрерывности, уравнения Навье-Стокса и 

уравнения энергии) и уравнения диффузии. 

Уравнение диффузии может быть решено 

независимо от уравнений движения газа, так как 

различие в массе между изотопами урана намного 

меньше чем их усреднённая масса, только после 

этого могут быть решены уравнения движения 

газа. 

Анализ разделительных характеристик 

противоточной центрифуги впервые был 

проведен Коэном в 40-ых. 

Получение аналитического или числового 

решения уравнений, моделирующих данный 

процесс, всегда требует использования 

приближений (упрощений), особенно для 

граничных условий внутренних компонент. 

Следовательно, ни один из существующих 

методов решения не подходит для моделирования 

реальной центрифуги, хотя они ценны для 

понимания физических явлений, которые 

происходят внутри газовой центрифуги. 

Работа посвящена моделированию с помощью 

нейронных сетей единичной газовой центрифуги, 

которая служит для разделения бинарных смесей 

изотопов. Нейронные сети отлично подходят для 

этого, так процессы, происходящие внутри 

центрифуги, носят нелинейный характер и 

выявить связь между входными данными и 

результатами с помощью обычных моделей не 

всегда возможно либо слишком затруднительно. 

Хорошо известно, что нейронные сети с 

легкостью позволяют выявлять связи из 

нелинейных закономерностей, поэтому для 

моделирования центрифуги они представляют 

несомненный интерес. 

Нейронные сети - одна из наиболее быстро 

развивающихся областей искусственного 

интеллекта, особенно в химической и ядерной 

технологии. Есть достаточно много примеров 

моделирования и оптимизации химических 

процессов в открытой литературе. В ядерной 

95


технологии, использование нейронных сетей 

начинается где-то в конце 80-ых годов. 

Применение нейронных сетей для 

моделирования химических и ядерных процессов, 

особенно при разделении изотопов в 

центрифугах, является очень интересным именно 

из-за их нелинейности. Успех этого вида 

моделирования зависит в значительной степени 

от знания основных переменных, влияющих на 

процесс, и наличия необходимой информации 

Имея ограниченный набор данных, нейронная 

модель позволяет вести широкий спектр 

исследования внутренних параметров центрифуги 

с очень высокой точностью. Внутренние 

параметры включают следующие характеристики: 

потоки питания, отбора и отвала, 

соответствующие концентрации, коэффициенты 

разделения, разделительный потенциал, давления 

в коллекторе питания и т.п. Под внешними 

параметрами имеются в виду потоки и 

концентрации основного и дополнительных 

питаний, отбора и отвала каскада. 

Очевидно, что нейронные сети могут с 

успехом использоваться, как при моделировании 

одной газовой центрифуги, так и каскада 

разделения в целом, если в этом будет 

существовать необходимость. Нейронная сеть 

прекрасно показала себя в вычислении давления 

отвала и отбора, а также α и δU. Модель 

адекватно рассчитывает основные 

разделительные характеристики ГЦ при 

различной частоте вращения. 

Дальнейшая работа представляет 

несомненный инженерный интерес так как в 

перспективе позволит получать основные 

эксплуатационные характеристики центрифуги в 

зависимости от её геометрии, внутреннего 

устройства, материала и входных/выходных 

газовых потоков, однако, из-за недостатка данных 

для исследования по этой тематике в свободной 

литературе, недостатках имеющейся 

математической модели, построить и обучить 

такую сеть затруднительно. 


1. Калан Р. Основные концепции нейронных 

сетей. – М.: изд. дом «Вильямс», 2001. 

2. Палкин В.А. Определение оптимальных 

параметров каскада газовых центрифуг // 

Атомная энергия, 1998, т.84, вып.3, с. 246- 

253. 

3. Migliavvaca S.C.P., Nascimento C.A.O. and 

Rodorigues C. Use of Neural Network for the 

Simulation of a Gas Centrifuge // Journal of 

NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY, 

Vol. 36, No. 4, p. 364-370 (April 1999) 

4. Migliavvaca S.C.P., Nascimento C.A.O. and 

Rodorigues C. Analisys and optimization of gascentrifugal 

separation of uranium isotopes by 

neural networks // Brazilian Journal of 

Chemical Engineering, 2002 

96


КОНТРОЛЬ И 

УПРАВЛЕНИЕ 

КАЧЕСТВОМ


ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО 

МЕТОДА SWOT-АНАЛИЗА НА ПРЕДПРИЯТИИ 

Алексеев Е.М., Астён И.Е., Молчанова Е.Д. 

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, Россия, 

г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 

Е-mail: metrolog @esstu.ru 

Разработка стратегии компании является 

необходимым условием успешного развития 

компании в долгосрочной перспективе. Правильно 

поставленные цели, учет уровня конкуренции и 

анализ перспектив развития отрасли помогают 

компаниям в конкурентной борьбе. Стратегия 

развития определяет ориентиры и направления 

развития компании. 

Компания без стратегии роста - это всего лишь 

набор активов, отягощенных обязательствами. 

Оценивать ее как бизнес невозможно, так как в 

основе оценки бизнеса лежит анализ способности 

фирмы приносить прибыль и обеспечивать рост. 

Ясная и хорошо аргументированная стратегия 

предприятия позволит не только избежать рисков, 

реализовать потенциал роста, рационально 

распорядиться своими ресурсами, но и повысить 

управляемость бизнеса. Построение четкой 

системы стратегического планирования, 

определение стратегических целей для 

менеджмента и путей их достижения - 

составляющие успеха каждой фирмы. 

Чрезвычайно быстрые изменения деловой 

среды российских предприятий, связанные с 

развитием конкуренции, информационных 

технологий, глобализацией бизнеса и многими 

другими факторами, обусловливают возрастание 

важности стратегического менеджмента. 

Такой подход был применен нами при 

прохождении практики на одном из местных 

лесопромышленных предприятий. В настоящее 

время руководство этой организации занимается 

разработкой и внедрением системы менеджмента 

качества. С целью реализации поставленных задач 

при организации стратегического планирования 

нами были разработаны анкеты и проведено 

анкетирование. 

В разработанных анкетах была предпринята 

попытка объединить вопросы на выявление 

сильных и слабых сторон в проведении SWOTанализа 

и проведение самооценки предприятия на 

базе функциональной модели оценки 

менеджмента на существующем этапе развития. 

SWOT – это аббревиатурное обозначение 

сильных сторон (Strengths), слабых сторон 

(Weaknesses), благоприятных возможностей 

(Opportunities), факторов угрозы (Threats). 

Качественный анализ перспектив предприятия 

проводится с целью определения открывающихся 

перед ним возможностей и надвигающихся угроз. 

SWOT- анализ позволяет развить понимание 

тех обстоятельств, в которых действует 

предприятие, а также позволяет определить не 

только возможности предприятия, но и все 

доступные преимущества перед конкурентами. 

Применение данного метода заключается в 

выявлении примерных групп вопросов, 

объединенных в направления: 

• первые касаются внутренних факторов, где 

анализируются сильные и слабые стороны; 

• вторая группа вопросов касается внешних 

факторов и включает в себя благоприятные 

возможности и факторы угрозы. 

Первая группа вопросов направлена 

исключительно на выявление слабых и сильных 

сторон внутри организации, так как найти ответы 

на них можно, только взглянув на состояние дел 

изнутри предприятия, то есть глазами 

сотрудников. 

Функциональная модель оценки менеджмента 

заинтересовало высшее руководство организации, 

поскольку стабильная система управления - это 

одно из важнейших конкурентных преимуществ и 

ключевых факторов успеха. 

Самооценка, как инструмент управления, 

позволила получить всестороннюю картину 

деятельности предприятия, узнать, удовлетворены 

ли потребители, персонал, общество, и на этой 

основе определить приоритетные направления для 

улучшения деятельности компании в области 

стратегического менеджмента. 

Проведенная самооценка способствовала 

систематизации и структурированию 

менеджмента, позволила проследить динамику 

улучшений. Кроме того, высшему руководству 

было интересно, как оценивают методы его 

управления предприятием сотрудники самого 

предприятия. 

Структура анкет была представлена девятью 

базовыми критериями, отражающими девятью 

функциям менеджмента и областям деятельности 

внутри предприятия: 

1. прогнозирование/планирование; 

2. маркетинг; 

3. организация; 

4. производство; 

5. контроль; 

6. финансы; 

7. координация; 

8. инновации; 

9. мотивация. 

Вопросы анкеты были условно разделены на 

девять групп в соответствии с критериями модели. 

Общее количество составило 49 вопросов. 

98

Секция 9: Контроль и управление качеством 

Каждый вопрос имеет пять вариантов ответа. 

Разрешается выбирать только один вариант, который 

максимально точно характеризует текущее 

состояние данного направления: 

0 -деятельность не ведётся; 

1 -деятельность ведётся непостоянно, от 

случая к случаю; 

2 -деятельность ведётся частично, в 

зависимости от ситуации; 

3 -деятельность ведётся постоянно и 

систематически; 

4 -деятельность ведётся максимально 

эффективно (эталонный уровень). 

Таким образом, эталонный показатель по 

каждому из пяти критериев может достигать от 20 

до 28 балов, а эталонная оценка системы 

управления в целом - 196 баллов. Характеристика 

оценивания результатов деятельности компании в 

баллах представлена в таблице 1. 

Таблица 1 – Оценка состояния менеджмента 

компании 

Уровень 

развития 

Оценка 

Характеристика 

менеджмента 

состояния 

I (0-39) Управление ведётся 

бессистемно, цели не 

определены, либо слишком 

расплывчаты. Для 

дальнейшего развития 

необходимо в корне пересмотреть 

принципы ведения 

бизнеса. 

II (40-78) Система менеджмента 

имеет потенциал для 

развития, однако эти возможности 

реализуются 

слабо. Руководству 

необходимо, проявив инициативу, 

отчётливо 

определить цели и 

разработать стратегию 

развития системы 

менеджмента на основе 

III (79- 

118) 

IV (119 - 

157) 

качества. 

Система менеджмента на 

предприятии 

сформировалась. 

Необходимо акцентировать 

внимание на оптимизации 

бизнес-процесса и улучшении 

качества на каждом 

этапе. 

Постоянное 

совершенствование качества 

менеджмента ведётся по 

большинству направлений. 

Необходимо поддерживать 

динамику улучшений и 

начать преобразование 

оставшихся проблемных 

областей, используя 

различные стратегии 

совершенствования. 

V (158 - Достигнуты максимальные 

196) результаты по всем 

направлениям управленческой 

деятельности, 

система менеджмента 

является эталонной 

Особенность данного подхода в том, что 

оценка менеджмента производится не только 

высшим руководством, руководителями 

подразделений, но и специалистами структурных 

подразделений и производства, т.е. теми, кто 

выполняет управленческие решения. 

В результате, для проведения опроса было 

представлено четыре вида анкет для каждой 

группы перечисленных респондентов. 

Для получения объективных данных 

необходимым условием является участие в опросе 

не менее 80% от общего количества 

опрашиваемых и данное условие было выполнено. 

Параллельно с оценкой функционального 

менеджмента производится и оценка слабых и 

сильных сторон. Слабой стороной будет 

признанна та предметная область, на которую 

получен ответ менее 2 баллов. Сильной стороной 

то, что оценено в 4 балла. 

Для визуализации представленных данных и 

проведения анализа на базе функциональной 

оценки менеджмента нами была применена 

лепестковая диаграмма, где исходящие от нуля 

оси представляют собой девять базовых 

критериев, описанных выше. Результаты 

представлены на рис 1. 

Инновации 

20 

Координация 

20 

20 

Мотивации 

7,8 

9,1 

10,6 

Финансы 

20 

7,2 

7,2 

6,8 

8,1 

10 9,2 

8 

8,2 7,8 

7,6 

7,7 

5,4 

6,8 

Планирование 

4,6 

10 

7,1 

8,1 

10,4 

20 

3,5 10,8 

7,8 9,2 

9,1 

20 

Маркетинг 

Производство 

20 

Рук. высшего звена 

Рук. стр-го подразделения 

Спец. стр-го под-ния 

Специалист производства 

Эталонный уровень 

Рис. 1 Результаты проведения SWOT-анализа 

В итоге проведенного анкетирования было 

проведено два независимых анализа состояния дел 

на предприятии: SWOT – анализ и оценка 

0 

3,6 

4,7 

6,4 

7,1 

8,3 

5,5 

7,8 

7 

7,8 

10,4 

20 

8,8 

Контроль 

20 

Организация 

99


менеджмента на основе функциональной модели. 

Было отмечено также и то, что проведенные 

исследования взаимно дополняют друг друга, 

более наглядно рисуют картину состояния дел 

внутри предприятия. 

Результаты проведенного анализа были 

представлены высшему руководству для 

обсуждения в презентационной форме, после чего 

ответственным исполнителям было предложено 

разработать план корректирующих мероприятий. 

Работы по применению различных методов и 

средств управления качеством будут 

продолжаться на данном предприятии далее, как 

неотступная часть необходимых деяний при 

организации производственных процессов. 

ЗАДАЧИ НОРМАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ 

Аржитова И.Н., Хамханова Д.Н., Жаргалов Б.С. 

Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет, Россия, 

г. Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40а 

Е-mail: metrolog@eestu.ru 

Одним из важнейших процессов системы 

менеджмента качества (СМК) образовательных 

учреждений является процессы измерения и 

анализа, на основании которых вырабатываются 

корректи-рующие мероприятия по улучшению 

качества образования. Многие процессы, как 

определение уровня подготовки специалистов, 

определение уров-ня знаний студентов по 

отдельным циклам дисци-плин, обеспеченность 

учебной литературой и т. п. определяются 

экспертными методами. 

Создание системы менеджмента качества 

образо-вательных услуг проводится, как известно, 

на базе стандартов ИСО 9000. Но эти стандарты 

имеют рекомендательный и общий характер, 

поэтому при разработке процессов измерения и 

анализа, каждое образовательное учреждение 

устанавливает свои ме-тоды измерения и 

контроля. 

Такая ситуация приводит к тому, что 

результаты измерения могут оказаться 

несопоставимыми. 

Поэтому возникает острая проблема 

обеспечения единства измерений (ОЕЭИ) 

образовательных услуг. В общей проблеме 

обеспечения единства измерения образовательных 

услуг, одной из важных является нормативное 

обеспечение единства экспертных изме-рений 

образовательных услуг. 

Для обеспечения единства экспертных 

измерений образовательных услуг необходимо 

нормативно за-крепить в качестве объектов 

деятельности по ОЕЭИ следующие объекты: 

1. совокупность показателей качества 

образова-тельных услуг и шкал измерений; 

2. способы и формы представления результатов 

экспертных измерений; 

3. методы оценивания неопределенности 

эксперт-ных измерений; 

4. порядок разработки и аттестации методик 

выполнения экспертных измерений; 

5. комплекс нормируемых показателей 

качества экспертов; 

6. методы установления и корректировки 

межаттестационных интервалов экспертов; 

7. порядок аттестации экспертов; 

8. методики определения компетентности 

экспертов; 

9. методики выполнения измерений 

экспертными методами; 

10. условия проведения экспертных измерений и 

т.п.[1]. 

Нормативное утверждение объектов стандартизации 

в области обеспечение единства 

экспертных измерений образовательных услуг 

влечет за собой разработку системы стандартов по 

обеспечению единства экспертных измерений 


В нашей стране Государственной системой 

стандартизации (ГСC) установлены следующие 

документам в области стандартизации: 

- национальные стандарты; 

- национальные военные стандарты; 

- межгосударственные стандарты, введенные в 

действие в Российской Федерации; 

- правила стандартизации, нормы и рекомендации 

в области стандартизации; 

- общероссийские классификаторы техникоэкономической 

и социальной информации, 

применяемые в установленном порядке; 

- стандарты организаций [2]. 

Правильность выбора документа по 

стандартизации применительно к тому или иному 

стандартизируемому объекту имеет большое 

значение. Основными критериями, 

определяющими выбор документа, являются: 

- место и значение данного объекта стандартизации 

в промышленности; 

100


- круг заинтересованных предприятий и организации, 

министерств и ведомств, производителей 

и потребителей; 

- связь объекта стандартизации его влияние на 

показатели качества продукции (услуг) других 

предприятий и министерств; 

- длительность возможного использования 

объекта стандартизации и стабильность параметров, 

регламентируемых стандартом. 

Объектами стандартизации внутри организации 

в области обеспечения единства измере-ний 

могут быть: 

- процессы организации экспертных измерений; 

- методики выполнения экспертных измерений 

или анализа; 

- услуги, оказываемые внутри организации, в 

том числе и специальные; 

- номенклатура показателей качества 

продукции и услуг; 

- правила подготовки проб для экспертных 

измерений; 

- правила проведения экспертных измерений; 

- правила отбора экспертов и др. 

В плане разработки нормативных документов в 

области обеспечения единства экспертных 

измерений в Восточно-Сибирском 

государственном университете на кафедре 

«Метрология, стандартизация и сертификация» 

проводиться научно-исследовательская работа 

(руководитель Хамханова Д.Н). 

В рамках создания нормативных основ 

обеспечения единства экспертных измерений, 

разработан проект стандарта общих технических 

требований «Нормальные условия проведения 

экспертных измерений». 

СТО «Нормальные условия проведения 

экспертных измерений» распространяется на 

экспертные измерения и устанавливает общие 

требования к выбору нормальных условий, а 

также номинальные значения влияющих величин 

и пределы их нормальных областей. 

В этом стандарте применяется следующие 

термины с соответствующими определениями: 

эксперт – физическое лицо, аттестованное в 

качестве эксперта; 

пределы нормальной области влияющих 

величин – границы области изменения влияющей 

величины, в пределах которой ее действием на 

результат измерений по установленным нормам 

можно пренебречь/ 

1 Общие положения. 

1.1 Нормальные условия следует нормировать 

совокупностью пределов нормальных областей 

влияющих величин с указанием при 

необходимости, номинальных значений 

влияющих величин. 

1.2 Нормальными условиями для определения 

основной погрешности эксперта следует считать 

условия, при которых погрешность эксперта от 

действия совокупности влияющих величин не 

превышает 35 % предела допускаемой основной 

погрешности эксперта. 

1.3 В случае если невозможно обеспечить 

нормальные условия, действительные значения 

или пределы действительных значений влияющих 

величин следует фиксировать с целью введения 

поправок на воздействие влияющих величин. 

2 Номинальные значения влияющих 

величин 

2.1 Номинальные значения наиболее 

распространенных нормальных влияющих 

величин следует выбирать из табл. 1. 

2.2 Кроме величин, наиболее 

распространенных нормальных влияющих 

величин, указанных в табл. 1, допускается 

нормировать номинальные значения других 

влияющих величин, как запыленность, шум и т.д. 


% 

Влияющая величина 

Наименование 

Температура: 

К 

ºС 

Атмосферное давление: 

кПа 

мм. рт. ст. 

Относительная влажность, 

Номин. 

значение 

293 

20 

101,3 

760 

70 

Освещенность, лк 40 

Шум, дБ 30 

3 Пределы нормальной области влияющих 

величин 

3.1 Нормальную область влияющих величин 

следует выбирать с таким расчетом, чтобы 

обеспечивались выше перечисленные требования 

для каждой нормируемой влияющей величины и 

их совокупности. 

3.2 Допускаемые пределы нормальной области 

наиболее распространенных влияющих величин 

следует выбирать из значений, указанных в табл. 

2, в зависимости от предела основного 

измеряемого параметра или предела основной 

погрешности эксперта, а также области и 

диапазона измерения. 

3.3 Кроме влияющих величин, установленных 

в табл. 2, допускается нормировать пределы 

нормальной области других влияющих величин. 


Влияющая величина 

Наименование Характеристика 

Температура, 

К или ºС 

Атмосферное 

давление: 

Ср. отклонение 

от номинального 


Отклонение от 

Допускаемое 

значение 

предела 

± 2 

номин. значения ± 6 

101


кПа 

мм. рт. ст. 

Относительная 

влажность, % 

Освещенность, 

лк 

При неустановленном 

номин. 

значении 


номин. значения 


номин. 





номин. 





номин. 

96-104 

± 45 

720-780 

± 5 

45-80 

± 10 

30-50 


Шум, дБ Отклонение от 



номин. 


± 5 

30-40 


1. Методологические основы обеспечения 

единства экспертных измерений. Отчет о 

НИР (заключ.) // Восточно-Сибирский 

государственный технологический 

университет (ВСГТУ); руководитель Д.Н 

Хамханова. № ГР.01.200315157 Улан-Удэ, 

2005. 180 с. 

2. Федеральный закон № 184-ФЗ от 27 декабря 

2002 г. «О техническом регулироваии». 

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ 

1 Барановский Н.В., 2 Кузнецов Г.В. 

1 ОСП НИИ прикладной математики и механики ТГУ, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36 

2 Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: firedanger@narod.ru 

Прогноз лесной пожарной опасности (ЛПО) 

является актуальной проблемой [1]. Существуют 

различные методики прогноза ЛПО [2-4]. В 

настоящей работе рассматривается 

детерминированно-статистическая методика 

прогноза ЛПО, базирующуюся на моделировании 

процессов сушки [5] и зажигания [6] слоя лесного 

горючего материала (ЛГМ) с учетом 

антропогенной нагрузки, грозовой активности и 

метеорологических условий [7]. Вероятность 

возникновения лесного пожара выражается через 

следующие величины: весовые коэффициенты 

антропогенной нагрузки и грозовой активности, 

вероятность антропогенной нагрузки, вероятность 

возникновения пожара вследствие антропогенной 

нагрузки на территории выдела, вероятность 

возникновения сухих гроз на территории выдела, 

вероятность возникновения лесного пожара от 

молнии и вероятность возникновения лесного 

пожара по метеоусловиям лесопожарного 

созревания, которая выражается через время 

сушки слоя ЛГМ (может быть использована 

нульмерная постановка или приближенная 

аналитическая формула [8]). 

Представлены результаты расчета вероятности 

возникновения лесного пожара в зависимости от 

солнечного излучения для условий ясного неба и 

средней облачности. Так же представлены 

результаты расчета вероятности возникновения 

лесного пожара в зависимости от температуры 

окружающей среды для сценариев низкой, 

средней и высокой пожарной опасности [9]. 

Представлены результаты расчета вероятности 

возникновения лесного пожара в зависимости от 

весового коэффициента антропогенной нагрузки 

для различных дней недели. Представлена 

зависимость весового коэффициента грозовой 

активности и вероятности возникновения лесных 

пожаров для его различных значений. Поведение 

вероятности возникновения лесного пожара 

адекватным образом отражает влияние 

антропогенной нагрузки, грозовой активности и 

метеорологических условий. Данные результаты 

положены в основу новой системы прогноза 

лесной пожарной опасности [10]. 

В настоящей работе при разработке методики 

количественного прогноза возникновения очагов 

лесных пожаров предлагается ориентироваться на 

перспективы интерактивного взаимодействия с 

компьютерными программами, в которых 

реализованы глобальные или региональные 

модели атмосферы (например, полулагранжева 

модель [11]). 

Следует заметить, что число пожаров 

регистрируемых в течение конкретного дня, 

зависит от: 

а) метеорологические [12] и остальные 

условия, которые характеризуют текущий день, 

б) совокупного долговременного влияния 

метеорологических условий нескольких 

предыдущих дней [12] на данной территории. 

Число прогнозируемых пожаров на 

конкретный день зависит от числа 

зарегистрированных пожаров в предыдущий день 

102


помноженное на отношение вероятностей 

возникновения лесных пожаров в текущий и 

предшествующий дни. 

При моделировании рассматривается 

гипотетическая лесная территория, на которой 

произрастает хвойный лес соснового типа. В 

напочвенном покрове большую часть составляет 

опад хвои сосны с очень малым количеством 

тонких сосновых веточек. Лесная территория 

находится в непосредственной близости к 

населенному пункты, что обуславливает 

преобладающее влияние антропогенной нагрузки. 

Качественно это отражает лесопожарную 

обстановку в Тимирязевском лесничестве 

Тимирязевского лесхоза Томской области. В [13] 

представлены данные по лесопожарной 

обстановке и характеристика лесов 

Тимирязевского лесхоза Томской области за 1994- 

1998 годы. Метеоданные взяты из справочника 

[14]. 

Был проведен сравнительный 

(ретроспективный) анализ результатов численного 

прогноза по предлагаемой в настоящей работе 

методики количественного прогноза лесных 

пожаров и результатов обработки статистики по 

лесным пожарам на территории Тимирязевского 

лесничества Тимирязевского лесхоза Томской 

области (динамика лесных пожаров в течение 

недели) [15]. Средняя относительная погрешность 

составила 10,4 %, что является достаточно 

хорошим результатом, учитывая точность 

входных данных. 

В [16] представлены данные – в России 1807 

лесхозов, 7851 лесничество, в каждом лесничестве 

более 100 кварталов, в каждом квартале может 

быть до 100 выделов (однородных участков). 

Необходимо применять многопроцессорные 

вычислительные системы и необходима 

разработка соответствующего проблемноориентированного 

подхода ландшафтного 

распараллеливания для прогноза лесной пожарной 

опасности на крупных лесопокрытых 

территориях, который бы базировался на трех 

основах: физически содержательная методика 

определения вероятности лесопожарного 

происшествия, использование достаточно 

дешевых МВС, существующая структура 

устройства лесного хозяйства. Основные 

положения ландшафтного распараллеливания 

представлены в работе [17]. Разработан 

параллельный программный комплекс для 

мониторинга лесной пожарной опасности на 

крупных лесопокрытых территориях. Также 

разработана методика определения последствий 

воздействия на здоровье людей [18]. 

Научно-практическая 

значимость 

разработанной методики мониторинга лесных 

пожаров велика, так как впервые, в отличие от 

методик, разработанных в США, Канаде, Южной 

Европе и России, разработан вероятностный 

критерий лесной пожарной опасности, который 

учитывает не только метеоданные, но и грозовую 

активность, уровень антропогенной нагрузки. 


1. Доррер Г.А., Доррер М.Г., Клишта И.Н. и др. 

Проблемы создания региональных 

информационно-аналитических систем по 

охране лесов от пожаров. // Математическое 

и физическое моделирование сопряженных 

задач механики и экологии: Избранные 

доклады международной конференции. 

Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. С. 133-159. 

2. Canadian Forest Fire Danger Rating System / 

B.J. Stocks, M.E. Alexander, R.S. McAlpine at 

all. – Canadian Forestry service, 1987. – 500 p. 

3. D. Xavier Viegas, Giovanni Bovio, Almerindo 

Ferreira, Antonio Nosenzo and Bernard Sol. 

Comparative Study of Various Methods of Fire 

Danger Evaluation in Southern Europe // 

International Journal of Wildland Fire, 2000, 

Vol. 9, N 4, P. 235-246 

4. Нестеров В.Г. Горимость леса и методы ее 

определения. – М.: Гослесбумиздат, 1949. – 

76 с. 

5. Гришин А.М., Голованов А.Н., Долгов А.А., 

Лобода Е.Л., Барановский Н.В., Русаков С.В. 

Экспериментальное и теоретическое 

исследование сушки лесных горючих 

материалов. // Известия ТПУ. Том 305, 

Вып.2, 2002, С 31-43. 

6. Г.В. Кузнецов, Н.В. Барановский. 

Математическое моделирование зажигания 

слоя лесных горючих материалов нагретой до 

высоких температур частицей. // 

Пожаровзрывобезопасность. 2006, Т. 15. № 4, 

С. 42 – 46. 

7. Н.В. Барановский. Влияние антропогенной 

нагрузки и грозовой активности на 

вероятность возникновения лесных пожаров 

// Сибирский экологический журнал, 2004. № 

6, с. 835-842 

8. Н.В. Барановский. Математическое 

обеспечение прогноза степной пожарной 

опасности. // Экологические системы и 

приборы. 2007. № 2, С. 42 – 46. 

9. Н.В. Барановский. Влияние антропогенной 

нагрузки, грозовой активности и 

метеорологических условий на вероятность 

возникновения лесного пожара. // Программа 

и тезисы VII Всероссийской конференции 

молодых ученых по математическому 

моделированию и информационным 

технологиям (с участием иностранных 

ученых). Красноярск: ИВТ СО РАН. 2006. 

С.37 – 37. 

10. Барановский Н.В. Комплексная система 

прогноза лесной пожарной опасности. // 

Материалы всероссийской конференции 

аспирантов и студентов по приоритетному 

103


направлению 

“Рациональное 

природопользование”. Ярославль: ЯрГУ. 

2006. С. 14 – 17. 

11. Толстых М.А. Полулагранжева модель 

атмосферы с высоким разрешением для 

численного прогноза погоды. Метеорология 

и гидрология, 2001, № 4, с. 5-15. 

12. E.L. Garcia Diez, J.L. Labajo Salazar, F. de 

Pablo, Int. J. of Biometeorology, 37, 1993, pp. 

194-199. 

13. В.В. Маценко, А.Я. Соколов, С.И. Калинин, 

Ф.И. Андриянова, Т.А. Андреева, С.В. 

Ананьин, М.Н. Крылов, Л.В. Казанцева, 

Генеральный план противопожарного 

устройства лесов, Том 1, Барнаул, 1999, 139 

с. 

14. Научно-прикладной справочник по климату 

СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 

1-6. Вып. 20. Санкт-Петербург: 

Гидрометеоиздат, 1993. 718 С. 

15. Барановский Н.В. Вероятность лесной 

пожарной опасности и прогноз числа лесных 

пожаров // Известия ВУЗов. Физика. 2006. 

Том 49. Вып. 3. С. 212 - 213. 

16. Исаев А.С., Коровин Г.Н., Титов С.П. и др. 

Экологические проблемы поглощения 

углекислого газа посредством 

лесовосстановления и лесоразведения в 

России: Аналитический обзор. М.: Центр 

экологической политики, 1995. 156 С. 

17. Барановский Н.В. Ландшафтное 

распараллеливание и прогноз лесной 

пожарной опасности // Параллельные 

вычислительные технологии: Труды 

международной научной конференции (29 

января - 2 февраля 2007 г., г. Челябинск). В 2 

т. Т. 1. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. -2007. - 

C. 227-236. 

18. Барановский Н.В., Барановская С.В. 

Вероятность астмоподобных симптомов при 

лесных пожарах // Известия ВУЗов. Физика. 

2006. Том 49. Вып. 3. С. 214 - 215. 

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИРОДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ 

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛЮДЕЙ 

Вычужина О.Т., Вычужин Т.А. 

Технический институт (ф) ГОУ ВПО «ЯГУ им. М. К. Аммосова», 

Россия, РС (Я), г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16 

E-mail: olga2283@yandex.ru 

На экологическую ситуацию на территории 

Республики Саха (Якутия) особое влияние 

оказывают природно-климатические особенности 

региона. Природные ландшафты Якутии, как и 

всех северных территорий, обладают малой 

устойчивостью, т.е. процессы самовосстановления 

и самоочищения происходят медленно, что 

приводит к значительному накоплению 

химических элементов в природной среде. 

Природа Якутии из-за низких среднегодовых 

температур, застойного воздушного режима, 

многолетней мерзлоты и т.п., характеризуется 

очень высоким потенциалом загрязнения 

атмосферы и обладает особой ранимостью и 

хрупкостью, по сравнению со средней полосой 

России. 

На территории республики выделяются 

следующие типы воздействия на природу: 

горнопромышленный; гидроэнергетический; 

урбанистический; сельскохозяйственный; 

лесохозяйственный. 

Алмазодобывающая промышленность является 

источником поступления в природную среду 

многих химических элементов. В бассейне реки 

Вилюй неоднократно проводились исследования 

на содержание микроэлементов в донных осадках, 

в пойменных почвах, растительности, тканях рыб, 

в крови и волосах человека. При этом установлено 

повышенное содержание марганца, алюминия, 

титана, стронция, хрома, таллия во всех 

исследованных звеньях. Попадание их в 

организм человека чревато большими 

осложнениями. Например, смертельная доза для 

человека таллия составляет 0,68 грамм, а его 

содержание в кимберлитах -0,77 г/т. В настоящее 

время в карьере трубки «Мир» накоплено 

огромное количество высокоминерализованных 

рассолов, которые представляют потенциальную 

опасность для бассейна р. Вилюй, минерализация 

воды в которой составляет 3,5 ПДК. 

Из-за интенсивного освоения алмазных 

месторождений произошло сильное загрязнение 

реки Вилюй токсическими соединениями. 

Заболеваемость населения Вилюйских районов 

различными болезнями стала превышать 

республиканские показатели в 2-8 раза. 

При добыче золота уничтожается почвеннорастительный 

покров, меняются микроклимат, 

условия стока, вода загрязняется взвешенными 

минеральными компонентами, в том числе 

вредными и для живых организмов. Ни 

технической, ни биологической рекультивации в 

полной мере не проводится. Из недр извлекается 

огромное количество химических элементов, 

104


таких, как свинец, мышьяк, ванадий, молибден, 

медь, ртуть и т.п. 

В бассейне реки Адыча содержание ртути в 

воде составляет 92 мг/л. В данном регионе 

выявлены природные аномалии ртути, и добыча 

золота способствует высвобождению этого 

элемента. В бассейне реки Аллах-Юнь, в районе 

действия дражных полигонов, отмечено 

содержание ртути до 200 ПДК. В бассейне реки 

Алдан (р. Селигдар) выявлены концентрации 

ртути до 4-5 ПДК. До недавнего времени на 

приисках широко применялся процесс 

амальгамации. Поэтому, большое количество 

ртути, использованной при обогащении золота, 

рассеяно по водотокам и представляет 

потенциальную опасность для живых организмов. 

Отработка угольных месторождений связана с 

извлечением на поверхность больших масс 

горных пород. Продукты выветривания пород и 

угля переносятся атмосферными потоками, 

природными водами и оказывают существенное 

влияние на экологическое состояние окружающей 

среды. Только из Нерюнгринского угольного 

месторождения пыль распространяется в радиусе 

15-20 км. Ежегодно на 1 км 2 выпадает 5,2 тонны 

пыли, в которой содержится более 20 

микроэлементов. Отмечена наиболее высокая 

концентрация кальция, магния, серы, титана, 

марганца, таллия, кобальта, цинка, меди, фосфора. 

При урбанистическом типе воздействия на 

природную среду установлена следующая общая 

закономерность: чем крупнее город, тем более 

сильному загрязнению и более сильному 

давлению в нем подвергается природная среда. 

Например, средний уровень концентрации 

вредных примесей в воздухе г. Якутска на 30-40% 

больше, чем в городах других регионов с такой же 

численностью населения. Зависимость площади 

загрязнения вокруг городов и поселков Якутии от 

численности населения следующая. 

В г. Якутске, при численности населения более 

200 тыс. человек, площадь загрязнения составляет 

600 км 2 ; в Нерюнгри, при 100 тыс. человек – 1000 

км 2 ; г. Мирном, соответственно, 40 000 чел. - 200 

км 2 ; п. Сангар, 11 тыс. чел. - 280 км 2 ; п. Нюрба, 

11,5 тыс. чел. - 20 км 2 . 

Как видно, наибольшие площади загрязнения 

отмечены в районах, где расположены горные 

предприятия, добывающие уголь. Известно, что от 

вдыхания пыли, содержащую свободную двуокись 

кремния, возникают такие профессиональные 

заболевания, как пневмокониозы. Следует 

отметить, что ПДК пыли, в зависимости от 

содержания свободной двуокиси кремния, 

находится в диапазоне - от 1 до 10 мг/куб.м. 

Воздействие гидроэнергетики на природную 

среду началось со строительства Вилюйской ГЭС. 

Протяженность водохранилища по р. Вилюй - 467 

км и по р. Чона - 274 км, площадь водного зеркала 

2170 км 2 , объем водных масс 36 км 3 . При создании 

водохранилища вырубка леса не производилась. 

Затоплено 30 млн. м 3 леса на корню, что повлекло 

повышение содержания фенолов по всей долине р. 

Вилюй (5-10 ПДК). В 2 раза сократилось 

разновидностей рыб. Строительство плотины 

Вилюйской ГЭС значительно сократило зоны 

нерестилищ и мест нагула чира, нельмы, муксуна, 

осетра. Эти разновидности рыб потеряли 

промысловое значение. Также произошло 

зарегулирование весенних паводков и вследствие 

этого произошло уменьшение скорости 

передвижения аллювиального материала. 

Следовательно, снизилась самоочищающая 

способность реки. 

Сельскохозяйственные земли делятся на 

обрабатываемые и необрабатываемые. Первые 

земли распространены на территории Якутии в 

основном по долинам рек Лена, Олекма, Амга, 

Вилюй, Алдан. Необходимо отметить следующие 

факторы воздействия на обрабатываемые земли: 

развитие термокарста и термоэрозии, засоление 

вследствие неправильного орошения, чрезмерно 

интенсивная обработка, загрязнение 

нефтепродуктами и другими химическими 

веществами (удобрения). Необрабатываемые 

земли Якутии по типам воздействия на природу 

подразделяются на лугово-сенокосные, 

пастбищно-животноводческие и тундрооленеводческие. 

Все эти земли характеризуются 

очень низкой естественной устойчивостью. В 

большинстве районов вследствие укрупнения 

сельскохозяйственного производства нарушен 

естественный баланс почвенно-растительного 

покрова. 

Лесохозяйственный тип воздействия на 

природу определяется двумя противоположными 

тенденциями. С одной стороны, защитной и, с 

другой стороны, как источник получения 

древесины. Защитная функция леса, почво- и 

водоохранных зон и рекреационных зон городов 

широко известна. Вопросы озеленения 

неоднократно поднимались на разных уровнях, 

форумах, а реальных и действенных результататов 

так и нет. Лес, как сырье, в последние годы 

хищнически и беспощадно вырубается. Вырубка 

леса на больших площадях ведет к нарушению 

почвенного покрова, усиливается смыв в речную 

сеть илистых фракций, происходит заиливание 

водотоков, что сопровождается резким 

изменением водной среды. 

Таким образом, можно сказать, что основным 

типом воздействия на природную среду 

Республики Саха является горнопромышленный 

тип воздействия. Для изменения сложившегося 

положения необходимо строго перерассмотреть 

документы, регламентирующие деятельность 

горных предприятий в криолитозоне т.к. в 

настоящее время, на наш взгляд, они недостаточно 

полно разработаны. 

105

ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 

Вычужина О. Т., Вычужин Т.А. 

Технический институт (ф) ГОУ ВПО «ЯГУ им. М. К. Аммосова», 

Россия, РС (Я), г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16 

E-mail: olga2283@yandex.ru 

Добыча и переработка полезных ископаемых 

оказывает многофакторное негативное 

воздействие на окружающую среду. Оценка 

эколого-экономических последствий этого весьма 

затруднительна. Понятно, что масштабы этого 

воздействия велики, особенно в 

горнопромышленных регионах. Размеры 

техносферы приобрели региональный характер и 

уже явственно видны последствия техногенного 

загрязнения. 

Основными видами воздействия горных 

предприятий на окружающую среду являются. 

1. Прямое изъятие и нарушение площадей 

земной поверхности. Это площади, отчуждаемые 

для размещения горных предприятий, включая 

площадь карьера, транспортные и 

вспомогательные артерии, водохранилища, 

отвалы, хвосто-, и хламохранилища и др., т.е. 

земельные отводы. 

2. Нарушение естественных ландшафтов за 

счет непосредственных выемок, насыпей, отвалов, 

склоновых и солифлюкационных процессов, а 

также образованием различного рода проседаний, 

включая проседания, формирующиеся при 

активизации карстовых процессов в зонах 

подземных выработок, термокарста, пучений и 

других термоэрозионных явлений. 

При производстве горных работ 

прогрессируют техногенные нарушения 

природной среды, включающие ландшафтные и 

экологические. Ландшафтные нарушения, 

связанные с нарушением земной поверхности 

имеют локальный характер. Экологические 

нарушения, связанные с изменением 

гидрогеологических условий района разработки, 

загрязнением прилегающих земель, воздушного и 

водного бассейнов, распространяются более 

широко и оказывают негативное межрегиональное 

воздействие на природу. 

3. Нарушение естественных свойств 

окружающей среды за счет истощения запасов 

подземных вод, нарушения условий взаимосвязи 

поверхностных и подземных вод, включая случаи 

резкого изменения гидрогеологии поверхностных 

водотоков, вплоть до полного их иссушения или 

поглощения стока подземными выработками и т.д. 

Наряду с нарушением гидрогеологического 

режима в результате деятельности 

горнодобывающих предприятий и 

горнообогатительных фабрик происходит 

загрязнение водного бассейна сточными и 

дренажными водами. 

Например, общий объем сброса шахтных, 

карьерных, промышленных и хозбытовых вод в 

поверхностные водоемы на предприятиях 

угольной промышленности примерно составляет 

2,4 млрд. м 3 , из которых объем нормативночистой 

воды, допускаемой к сбросу без очистки, 

составил 541 млн. м 3 , нормативно-очищенной 

воды 1515 млн. м 3 , загрязненной сточной воды 

320 млн. м 3 . 

В цветной металлургии ежегодно сбрасывается 

около 2,5 млрд. м 3 сточных вод, из которых около 

0,9 млрд. м 3 составляют загрязненные. 

К сточным водам горнодобывающих 

предприятий относятся и воды поверхностного 

стока, т.е. воды естественного стока с отвалов, 

дорог и других объектов, находящихся в пределах 

горных отводов. Загрязнение водоемов водами 

поверхностного стока особенно велико в 

местностях с большим количеством атмосферных 

осадков. Основными загрязнителями этих вод 

являются взвешенные вещества. Предприятия 

могут загрязнять водоемы также отработанными 

промышленными водами и обычными 

канализационными стоками, которые в очистные 

сооружения поступают неритмично и поэтому не 

могут быть подвергнуты необходимой обработке в 

полном объеме. 

Современное состояние горнодобывающей 

промышленности характеризуется значительными 

масштабами нарушения земель. Общая площадь 

земельных ресурсов страны составляет около 2 

млрд. га, а общая площадь земель, нарушенных 

горнодобывающими предприятиями, составляет 

от 1,1 до 1,5 млн. га. Отечественные горные 

предприятия ежегодно складируют на 

поверхности земли около 5 млрд. т вскрышных 

пород и забалансовых руд и примерно 700 млн. т 

поставляют в отвалы обогатительных фабрик. В 

отвалах электростанций, предприятий черной и 

цветной металлургии находятся свыше 1 млрд. т 

золы. 

Площади, ежегодно занимаемые отвалами и 

хвостохранилищами, постоянно растут и 

составляют 70-80% от общего объема 

нарушенных земель. Они представляют широкое 

поле деятельности для развития термоэрозионных 

процессов и служат источником загрязнения 

прилегающих территорий. Меняются природные


пейзажи и создаются техногенные рельефы. 

Часто, при строительстве предприятий 

предварительно не снимается почвенный слой, 

что приводит не только к его физическому 

уничтожению, но и создает угрозу механического 

загрязнения гумусной части почв этих земель. Это 

загрязнение происходит при транспортировании 

пород, отвалообразовании в результате эрозии 

отвалов и хвостохранилищ. Часто последствия 

горных работ трудно предусмотреть и они 

сказываются на протяжении длительного периода 

времени после окончания разработки 

месторождения. 

В настоящее время выделяют три группы 

районов, различающихся по уровню загрязнения 

почв. К первой группе относятся территории, 

удаленные от источников промышленного 

загрязнения, где содержание свинца, ртути и 

мышьяка ниже 10 -4 мг/кг. Вторая группа районов, 

находящаяся под влиянием промышленного 

загрязнения, где концентрация токсических 

веществ на 1-2 порядка выше. Третья группа 

районов - непосредственно в зоне промышленного 

загрязнения. 

В последние время промышленные выбросы 

загрязняют около 80 млн. га 

сельскохозяйственных угодий страны, причем 

наиболее ценных. 

Вблизи промышленных предприятий 

количество загрязняющих веществ достигает 440- 

740 кг/га. Среди отраслей промышленности в 

наибольшей мере загрязняют земли предпрития 

черной металлургии (574 кг/га), цветной 

металлургии (417 кг/га), предприятия ОАО РАО 

ЕЭС (352 кг/га). 

В связи с этим особое внимание должно 

придаваться проведению технической и 

биологической рекультивации. В качестве 

приоритетных направлений рекультивации 

необходимо принимать сельскохозяйственное и 

санитарно-гигиеническое. 

Первое 

предусматривает создание на нарушенных землях 

сельскохозяйственных угодий различного 

назначения, а второе - проведение комплекса 

противоэрозионных мероприятий на нарушенных 

землях и интенсификация зарастания склоновых 

поверхностей техногенных элементов. 

Одним из основных загрязнителей 

окружающей среды Нерюнгринского угольного 

разреза является проведение промышленных 

взрывов, при которых образуются взрывные 

ядовитые газы и пылевые выбросы. За один 

массовый взрыв (200-400 т ВВ) в атмосферу 

выбрасывается 150-200 т пыли и 6-8 тыс. м 3 

вредных газов; концентрация пыли в воздухе на 

расстоянии 1,5 км от разреза в течение 1 часа 

составляет 6-10 мг/м 3 , при том, что максимальная 

разовая величина ПДК нетоксичной пыли равна 

для населенных пунктов 0,5 мг/м 3 . Дальность 

распространения пылегазового облака достигает 

7-15 км и более, что способствует значительному 

загрязнению территории. Большое количество 

оксида углерода и оксида азота поступает в 

атмосферу карьера ежегодно. Счет идет на 

миллионы тонн в год. Валовой выброс угольной 

пыли по данным санэпидемстанции составляет в 

среднем около 4000 т в год. Общий валовый 

выброс вредных веществ от эксплуатации 

автотранспорта составляет около 88 т в год. 

Кроме того, к настоящему времени, лесная 

площадь Нерюнгринского лесничества составляет 

около 150000 га, против 338419 га в 1975 г., т.е. 

сократилась более чем в 2 раза. В дальнейшем она 

будет неуклонно сокращаться, в связи со 

строительством Эльгинского и других угольных 

месторождений, прокладкой нефтепровода, 

планируемой разработкой железных и урановых 

руд и строительством металлургических 

комбинатов. Внедрение «малых разрезов» также 

вызывает сокращение лесных угодий. К тому же, 

строительство каскада ГЭС на притоках и реке 

Тимптон мощностью 2800 мВт потребует 

отчуждение больших земельных территорий. 

Представьте, какое водное зеркало 

водохранилища будет при планируемой высоте 

плотины порядка более 250 м. 

В заключении следует отметить то, что зона 

распространения техносферы (часть биосферы, в 

которой произошли значительные в результате 

жизнедеятельности человека), в частности, в 

Республике Саха, неуклонно будет повышаться. 

Это связано с освоением угольных 

месторождений «малыми разрезами», 

строительством железной дороги Томмот-Якутск, 

строительством нефтепровода по территории 

Южной Якутии и перспективой освоения 

прилегающих к будущей дороге месторождений 

полезных ископаемых. 


1. Проблемы загрязнения окружающей среды 

Республики Саха (Якутия). Якутск, 1998. 

2. Материалы II городской научнопрактической 

конференции студентов, 

аспирантов и молодых ученых, посвященной 

20-летию профессионального образования в 

Южной Якутии. Нерюнгри, изд-во ЯГУ. 

2001. 

107


УЗКОКОЛЛИМИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОСЛОЙНОГО СКАНИРОВАНИЯ 

ДЛЯ КОМПТОНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ 

Гао Фан, Капранов.Б.И. 

Томский политехнический университет, 634050,г.Томск, пр. Ленина 30 

E-mail:beldance@gmail.com 

Неразрушающий контроль - самая массовая 

технологическая операция обуславливающая 

качество выпускаемой продукции, надежность 

и безопасность эксплуатации ответственных 

объектов. 

Одним из современных направлений в 

области диагностики является комптоновская 

томография, позволяющая реконструировать 

внутреннее строение объектов контроля в 

условиях одностороннего доступа к ним. 

Комптоновское рассеяние - один из 

основных процессов взаимодействия гамма - и 

рентгеновского излучения с материалами, 

имеющими малый атомный номер, В области 

энергий от 0,01 до 1,0 МэВ оно является 

главным процессом взаимодействия, 

приводящим к формированию рассеянных 

потоков и, в том числе, обратно рассеянных. 

Дополнительным 

преимуществом 

комптоновской томографии является линейная 

зависимость сигнала от электронной, а, 

следовательно, связанной с ней объемной 

плотностью. 

Рис. 1 Схема получения 

рентгеновского излучения в электронной 

трубке 

Выпускной квалификационной работы – 

рассчитать сечения взаимодействия гамаизлучения 

с конструкционными материалами 

(органопластик углепластик) И рассчитать 

зависимости интенсивности потоков обратнорассеянного 

излучения от энергии излучения, 

плотности и атомного номера материала, от 

координат расположения рассеивающего 

объема в узкоколлимированной геометрии т.е 

для первичного пучка с малым поперечным 

сечениям и узкой зоной чувствительности 

детектора 

Основные процессы взаимодействия 

рентгеновского излучения с веществом при 

энергии фотонов менее 1,02 МэВ - 

фотоэлектрическое поглощение и когерентное и 

некогерентное рассеяние. (рисунок 1) 

При фотоэффекте фотоны рентгеновского 

излучения, попадая на атомы вещества, 

подвергающегося воздействию излучения, 

выбивают электроны с внутренней оболочки 

атома. При этом первичный фотон полностью 

расходует свою энергию на преодоление 

энергии связи электрона в атоме и сообщение 

электрону кинетической энергии 

Для излучения с низкой энергией фотонов и 

для тяжелых элементов фотоэлектрический 

эффект преобладает над другими видами 

взаимодействия. 

Величина, характеризующая относительное 

уменьшение потока излучения веществом, 

обусловленное 

фотоэлектрическим 

поглощением, на единице пути, называется 

линейным коэффициентом фотоэлектрического 

поглощенияτи измеряется в см -1 . 

При взаимодействии рентгеновских фотонов 

с веществом наряду с фотоэлектрическим 

поглощением происходит их рассеяние. 

При комптон-эффекте первичный фотон 

рентгеновского излучения может 

взаимодействовать со свободным электроном 

атома вещества. 

фотон передает электрону не всю свою 

энергию, а только часть ее, отклоняясь при этом 

от своего первоначального направления на 

некоторый угол. 

Величина, характеризующая относительное 

уменьшение потока излучения за счет процесса 

комптоновского рассеяния на единице пути, 

называется линейным коэффициентом 

комптоновского рассеяниях (см -1 ). Линейный 

коэффициент комптоновского рассеяния тем 

больше, чем больше электронов содержится в 

слое, так как в этом случае большая доля 

рентгеновских фотонов испытывает рассеяние. 

Направление распространения рассеянных 

рентгеновских фотонов зависит от энергии 

фотонов первичного излучения 

При прохождении рентгеновских и - 

фотонов через вещество они могут рассеиваться 

под различными углами в интервале от 0 до 

180°. 

Расчеты коэффициентов ослабления 

проводились для материалов: органопластик и 

углепластик с использованием сечений 

108


взаимодействия, приведенных в таблицах 4-7. в 

области энергий излучения 0,01 - 1.0МэВ. 

Вычислялись сечения фотоэффекта 

комптон-эффекта. массовые коэффициенты 

ослабления и линейные коэффициенты 

ослабления. 

На основе полученных значений были 

рассчитаны эффективности рассеяния в 

узкоколлимированной 

геометрии, 

представленной на рис 1 . Здесь S-источник с 

узким коллиматором K1, D-детектор с 

коллиматором k2. 

Вычисления были проведены для геометрии 

со следующими параметрами: d=1мм, h=З0мм, 

α =45 0 , Х 0 =60мм, Х 0 =20мм. 

Для всех кривых характерно наличие трех 

участков: пересечение рассеивающим объемом 

границы сопровождающееся ростом N s (Х), 

движение рассеивающего объема внутри 

среды, сопровождающееся экспоненциальным 

уменьшением N s (Х) и выход объема из слоя. 

Важную информацию несут также 

зависимости максимума числового альбедо от 

плотности материала и энергии. 

Первый максимум сигнала при входе 

рассеивающего объема в изделие может быть 

ρ 

использован для измерения плотности 

верхнего слоя, что даст возможность 

скорректировать затухание прямого и 

отраженного пучков излучения при измерении 

плотности следующего по глубине слоя. 

Вычислены также зависимости 

интенсивности рассеянного излучения от 

энергии для различных глубин залегания 

рассеивающего объёма. 

Таким обзором: в данной работе приведет 

обзор возможностей применения обратнорассеянного 

излучения для целей контроля 

материалов и изделий. На основе табличных 

значений сечений фотоэлектрического 

поглощения и комптоновского рассеяния, 

рассчитаны массовые коэффициенты 

ослабления для сложных материалов 

(органопластик ,углепластик) 

На основе полученных значений 

коэффициентов взаимодействия проведен 

расчет эффективности рассеяния в заднее 

полупространство для отмеченных материалов 

в области энергий от 0.01 до 1 МэВ в геометрии 

узкой коллимации первичного и рассеянного 

пучков. Полученные результаты будут 

использованы при разработке в НИИ 

интроскопии конструкции детекторного блока 

для комптоновского томографа. 


1 Капранов Б. И., Маклашемский В.Н., 

Филимонов В. Н. и др. «Томография на 

комптоновском обратном рассеянии» // 

Дефек госкопия, №10. - 1994. 

2 Воробьев В.А., Горшков В. А. 

«Реконструктивная томография на 

братнорассеянном 

излучении» 

//Дефектоскопия, №3. - 1996. 

3 Горшков В А. «Томография на 

неколлимированном рассеянном 

излучении. //Дефектоскопия, №9 - 1998. 

4 Булатов Б. П, Андрюшин И. Ф. 

Обратнорассеянное гамма - излучение в 

радиационной технике. - М.: Атомиздат, 

1971. - 240с. 

5 Хермен Г. Восстановление изображений 

по проекциям. Основы реконструктивной 

томографии. - М.: Мир. 1983 - 350с. 

6 Неразрушающий контроль и диагностика: 

Справочник/ В. В. Клюев, ф. Р. Соснин, А. 

В Ковалев и др.; Под ред. В. В. Клюева. 2-е 

изд., испр. И доп.-М.: Машиностроение, 

2003. 656 с. 

УТИЛИЗАЦИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ 

СИНТЕЗА МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ 

Ерехинская А.Г., Калаева С.З., Ладыгина О.В. 

Ярославский государственный технический университет, Россия, г. Ярославль, 

Московский пр-т, 88 

E-mail: erehinskayaag@ystu.ru 

Развитие мирового общественного 

производства идёт всё ускоряющимися темпами. 

Размеры ущерба, наносимого окружающей среде, 

увеличивается при этом так, что их уже 

невозможно, как раньше, преодолеть 

естественным путём, без использования глубоко 

продуманного комплекса законодательных и 

технологических мероприятий, затрагивающих 

все сферы производственной деятельности 

человека. 

Наиболее радикальным решением проблемы 

загрязнения окружающей среды является создание 

утилизационных технологий, позволяющих 

осуществить комплексную переработку 

природного сырья. 

109


В настоящее время во многих отраслях 

промышленности образуются отходы, которые 

являются токсичными и содержат в своём составе 

значительное количество ценных компонентов. 

Одними из наиболее опасных отходов 

промышленности являются отходы после очистки 

сточных вод гальванических производств – 

гальваношламы (ГШ), а также отходы после 

очистки дымовых газов на металлургических 

заводах. Эти отходы относятся ко второмутретьему 

классу опасности, поэтому, накапливаясь 

в больших количествах в отвалах, они становятся 

источниками загрязнения окружающей среды. 

Вместе с тем гальваношламы и отходы 

металлургических заводов не только загрязняют 

окружающую среду, но и уносят с собой 

безвозвратно большое количество ценных 

компонентов и сырья, в которых испытывают 

потребность многие отрасли народного хозяйства. 

Повышенное содержание соединений железа в 

гальваношламах некоторых предприятий и 

отходах металлургического производства, 

позволяет использовать их в качестве источника 

трёхвалентного железа для получения магнитных 

жидкостей (МЖ), которые с практической точки 

зрения представляют большой интерес в 

машиностроении, технологических процессах, 

полиграфической технике, измерительных 

устройствах, медицине, для очистки сточных вод 

от нефтепродуктов и в других отраслях. 

Магнитная жидкость − устойчивая коллоидная 

система высокодисперсных частиц магнитного 

материала в жидкости-носителе, 

стабилизированная поверхностно-активным 

веществом. Магнитные жидкости обладают 

уникальным сочетанием текучести, и способности 

ощутимо взаимодействовать с магнитным полем. 

Их свойства определяются совокупностью 

характеристик входящих в нее компонентов 

(твердой магнитной фазы, дисперсионной среды, 

стабилизатора), варьируя которыми можно в 

довольно широких пределах изменять физикохимические 

параметры МЖ в зависимости от 

условий их применения. 

Применяемое в настоящее время сырьё для 

получения магнитных жидкостей является 

дорогостоящим. Поэтому применение более 

дешёвых источников сырья и одновременная 

переработка отходов – это одно из решений 

проблемы ресурсосбережения. 

Для получения магнитных жидкостей 

необходимы, по меньшей мере, три компонента: 

жидкая основа (жидкость-носитель), магнитные 

частицы коллоидных размеров (магнетит) и 

стабилизатор, препятствующий слипанию 

коллоидных частиц. 

Коллоидные частицы образуются при 

соосаждении оксидов двух- и трехвалентного 

железа гидроксидом аммония. 

Для синтеза магнитной жидкости в качестве 

источника трехвалентного железа использовался 

железосодержащий отход ОАО «Северсталь», 

который содержит в своем составе значительное 

количество трехвалентного железа (больше 50 %). 

В качестве источника двухвалентного железа 

использовался технический сульфат железа – 

отход производства титановых белил. 

Магнитные жидкости были получены методом 

химической конденсации, т.к. он по сравнению с 

другими методами обладает рядом преимуществ: 

высокой производительностью, быстротой 

протекания химической реакции, кроме того, он 

пригоден для промышленного производства и 

легко автоматизируется и механизируется [1]. 

Были получены МЖ на основе керосина 

(рис.1) и воды (рис.2) из железосодержащих 

отходов. 

Процесс проходит следующие стадии [2]: 

1. Растворение железосодержащего отхода в 

соляной кислоте 

Fe2O3 

+ 6 HCl → 2FeCl3 

+ 3H 

2O 

2. Смешение солей двух- и трехвалентного 

железа с последующим осаждением магнетита 

FeSO4 + 2FeCl3 

+ 8NH 

4OH 

→ 

→ Fe3O4 

+ 6 NH 4Cl 

+ ( NH 4) 

2 SO4 

+ 4H 

2O 

коллоидные 

частицы магнетита 

3. Введение ПАВ – стабилизатора 

(олеиновая кислота или олеат натрия) 

Fe3O4 

+ ( CH 3( 

CH 2) 

7CH 

= CH ( CH 2 ) 7COOH 

) → 

[ CH ( CH ) CH CH ( CH COOH ] 

→ ( Fe3 O4 

) 3 2 7 = 

2) 

7 

4. Добавление жидкости-носителя - 

керосина и разделение фаз. (в случае МЖ на 

керосине) 

( Fe3O4 

)[ CH 3 ( CH 2 ) 7 CH = CH ( CH 2 ) 7 COOH ]+ 

+ керосин → МЖ + H 2O 

5. Удаление воды (в случае МЖ на керосине). 

Полученные нами магнитные жидкости из 

отходов[3-4] не уступают по своим магнитным 

характеристикам магнитным жидкостям, 

изготовленных с использованием чистых 

компонентов в г. Краснодаре. 

Таблица 1. – Характеристика магнитных 


№ 

образ 

ца 

Жидко 

стьносите 

ль 

кероси 

н 

МЖ- 

1 

МЖ- 

2 

кероси 

н 

ПАВ φ, 

% 

Олеинов 

ая 

кислота 

Олеинов 

ая 

кислота 

6,4 

2 

6,3 

6 

ρ 

кг/м 3 

Is, 

кА/ 

м 

988 13,7 

0 

985 12,1 

0 

110


Рисунок 1. – Блок-схема получения магнитной 

жидкости на основе керосина из 

железосодержащих отходов. 

Полученная данным способом магнитная 

жидкость на основе керосина из 

железосодержащих отходов была успешно 

использована для удаления нефтепродуктов с 

поверхности воды (толщина пленки до 9 мм). [5-6] 

Рисунок 2. - Блок-схема получения магнитной 

жидкости на основе воды из железосодержащих 

отходов. 

Магнитная жидкость на основе воды из 

железосодержащих отходов использовалась в 

целях сепарации различных материалов по 

плотности.[7]. 


1. Матусевич Н.П., Рахуба В.К. Получение 

магнитных жидкостей методом пептизации. 

В кн. Гидродинамика и теплофизика 

магнитных жидкостей. Тезисы докладов 

Всесоюзного симпозиума. Саласпилс, ин-т 

физики АН Латв.ССР, 1980, С. 21-22 

2. Такетоми С, Тикадзуми С. Магнитные 

жидкости. Пер. с японск. – М.: Мир, 1993. - 

272 с. 

3. Калаева С.З., Макаров В.М., Шипилин 

А.М., Захарова И.Н. Способ получения 

магнитной жидкости. Современные 

проблемы экологии и безопасности: Первая 

Всероссийская научно-техническая 

Интертнет-конференция. Сб. матер. Конф.: 

В IVт. Т. I / Под ред. Э.М. Соколова – Тула: 

Из-во ТулГУ, 2005.- С.66-67. 

4. Калаева С.З., Макаров В.М., Шипилин 

А.М., Захарова И.Н. Получение магнитных 

жидкостей на основе токсичных 

промышленных отходов. Первая 

Всероссийская научно-техническая 

Интертнет-конференция «Аэрология и 

безопасность» Сб. матер. Конф.: / Под ред. 

Э.М. Соколова – Тула: Из-во ТулГУ, 2005.- 

С.103-106. 

5. Калаева С.З., Морозов Н.А., Страдомский 

Ю.И., Макаров В.М., Шипилин А.М., 

Захарова И.Н. Очистка воды с применением 

магнитных жидкостей из отходов. 

Материалы Третьей науч.-практич. 

конференции «Актуальные проблемы 

экологии Ярославской области», Вып.3. 

Том 2.- Ярославль: Издание ВВО РЭА, 

2005.- С.222-225. 

6. Калаева С.З., Морозов Н.А., Страдомский 

Ю.И., Макаров В.М., Шипилин А.М., 

Захарова И.Н. Практическое применение 

магнитных жидкостей на основе 

железосодержащих 

отходов 

промышленности. Первая Всероссийская 

МЖ- 

3 

вода ВНХ 6,2 

0 

1200 10,6 

0 

МЖ- 

4 

вода Олеат 

натрия 

5,6 

7 

1170 10,3 

0 

МЖ-1 - магнитная жидкость из чистых 

компонентов изготовленная в г. Краснодаре; 

МЖ-2 - магнитная жидкость из 

железосодержащих отходов производства; 

МЖ-3 – магнитная жидкость из чистых 

компонентов, изготовленная в г. Краснодаре; 

МЖ-4 – магнитная жидкость из 

железосодержащих отходов производства. 

научно-техническая 

Интертнетконференция 

«Аэрология и безопасность» 

Сб. матер. Конф.: / Под ред. Э.М. Соколова 

– Тула: Из-во ТулГУ, 2005.- С.106-109. 

7. Калаева С.З., Клёмина А.С. Магнитные 

жидкости из отходов на основе воды. 

Материалы пятьдесят девятой научнотехнической 

конференции с 

международным участием. Изд-во ЯГТУ, 

2006.- С.116-117. 

111


ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ МИКРОПРИМЕСЕЙ 

ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 

РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОРИСТЫХ 

ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ 

Зубкова О.А. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634002, 

г.Томск, пл. Соляная. 2, корп.8, офис 210, 

E-mail: Zubkova@tsuab.ru 

Низкое значение предела обнаружения, 

высокая селективность и возможность разделения 

сложных смесей соединений (иногда до 

нескольких сотен компонентов) обусловили 

широкое использование газохроматографического 

метода для определения качества объектов 

окружающей среды /1/. 

Наиболее перспективными концентраторами 

являются пористые полимерные сорбенты, так как 

они обладают достаточной механической 

прочностью, реакционной и термической 

стабильностью, возможностью регулирования 

размеров пор, химической природы и большими 

величинами удельной поверхности.. Однако 

большинство из применяемых сорбентов не 

обладают селективными сорбционными 

свойствами для соединений некоторых классов, и 

лишь немногие проявляют сродство к веществам 

определенного химического строения. 

Неизбирательность сорбирующих материалов 

весьма затрудняет идентификацию компонентов 

пробы, особенно в случаях анализа 

многосоставных смесей загрязнений, поскольку на 

хроматограмме присутствуют все исходные 

соединения объекта, а не только определяемые 

примеси /2/. Но так как зачастую приходится 

исследовать сложные многокомпонентные 

системы, поэтому необходимо создание колонокконцентраторов, 

которые бы сочетали в себе и 

высокие показатели термостабильности, 

сорбционной емкости, полярности и степени 

извлечения веществ. 

Если раннее пористые полимерные сорбенты 

использовались в качестве насадок для колонок, 

то сейчас уже установлено, что наибольшей 

селективности концентрирования микропримесей 

можно достичь использованием колонокконцентраторов 

(ловушек) с пористыми 

полимерными сорбентами, имеющими различные 

функциональные группы. Применяли такие 

колонки-концентраторы с пористыми 

полимерными сорбентами раньше и сейчас, но 

такие колонки могут решать только 

узкоспециализированные задачи, так как они 

имеют низкую термостабильность, сорбционную 

емкость и, соответственно, степень извлечения 

веществ /3/. Наиболее перспективным методом 

изменения свойств полимерных сорбентов 

является метод радиационно-химического 

модифицирования, так как он позволяет на основе 

одного исходного сорбента получать спектр 

сорбентов-концентраторов, химическая природа 

поверхности и пористая структура которых 

регулируется обоснованным выбором условий 

эксперимента. Для создания селективных и 

термостабильных сорбентов-концентраторов в 

качестве исходной матрицы использовали 

полисорб-1 (сополимер стирола-дивинилбензола). 

Были использованы разные источники 

ионизирующего излучения, интервалы 

поглощенных доз от 18 до 625 Гр, диапазон 

температуры от 20…200 ºС. Образцы сорбентовконцентраторов 

были облучены на воздухе, в 

инертной атмосфере и в вакууме. А также 

сорбенты-концентраторы были обработаны 

излучением в среде 60-80 % ортофосфорной 

кислоты и сорбенты, обработанные в среде 60- 

80% ортофосфорной кислоты с добавлением 

органического фосфата в количестве 3-10 % от 

массы сорбента /4/. У исследуемых сорбентовконцентраторов 

определяли значения 

температуры начала разложения сорбента, 

удельная поверхность, суммарный объем и 

средний эффективный диаметр пор, 

коэффициенты хроматографической полярности 

по Роршнайдеру, величины сорбционной емкости 

(удельный объем удерживания вещества при 20 

ºС), и средняя степень извлечения (десорбции 

веществ-гомологов из концентратора. 

Регулировать адсорбционную емкость 

сорбента по токсическим компонентам при 

исследовании объектов окружающей среды можно 

только двумя путями: изменением физической 

структуры сорбента (т.е. величины удельной 

поверхности, среднего эффективного диаметра и 

объема пор), либо введением в макромолекулы 

полимера активных функциональных групп. 

Главным фактором, обеспечивающим 

эффективность процесса концентрирования 

микрокомпонентов анализируемой смеси и 

важнейшим критерием отбора материала для 

улавливания является сорбционная емкость 

сорбента при температуре концентрирования, 

которая зависит, как от физических и химических 

параметров сорбата, так и от соотношения 

структурно-сорбционных и полярных свойств 

сорбента. 

Разработанные колонки-концентраторы с 

радиационно-модифицированными сорбентами 

имеют большие показатели термостабильности, 

112


удельной поверхности, суммарного и среднего 

эффективного диаметра пор, чем исходная 

матрица (полисорб-1). Это объясняется тем, что 

облучение приводит к внутри- и 

межмолекулярной сшивки макромолекул 

сополимера, тем самым увеличивается 

термоустойчивость сорбента и поровые 

характеристики. Но лучшие показатели по 

основным 

структурно-поверхностным 

характеристикам имеет НРО-100, облученный в 

среде 60-80% ортофосфорной кислоты с 

добавлением 3-10% органического фосфата. 

Именно облучение в среде кислоты с 

добавлением триметилфосфата обеспечивает 

наибольшее увеличение внутримолекулярной 

сшивки сополимера стирола-дивинилбензола, 

поскольку и кислота и фосфат являются 

«источниками сшивок», образуя «мостиковые 

структуры» между соседними цепями 

макромолекул полимера. Наши исследования 

показывают, что радиационно-модифицированные 

сорбенты более полярны, чем полисорб-1, т.е. они 

обладают высокой способностью к 

специфическим взаимодействиям – 

сорбат/сорбент. Сравнивая общую полярность 

радиационно-модифицированных сорбентов, 

необходимо отметить, что наиболее полярными 

являются НО-100V, НРО-100, НО-200 и НРО- 

600. В таблице представлены сорбционные 

емкости радиационно-модифицированных 

сорбентов. 


Значения адсорбционной емкости 

радиационно-модифицированных сорбентов 

Сорбе Сорбционная емкость колонкиконцентратора 

нт 

(удельный объем удерживания 

вещества), V 20 g , л/г 

Эта 

нол 

1 

Бу 

та 

но 

л 

2 

Ге 

к 

са 

н 

3 

2,3 3,8 5, 

2 

О 

кт 

ан 

4 

6, 

8 

Бе 

н 

зол 

5 

То 

луо 

л 

6 

Фе 

нол 

7 

60 82 490 

Поли 

сорб- 

1 

МО- 

300 

7,7 8,6 24 40 24 

0 

420 780 

0 

ВО-30 15 19 35 49 35 

0 

510 590 

0 

ТО- 

100 

15 26 36 53 41 

0 

540 120 

00 

RО- 

600 

12 27 23 38 36 

0 

480 260 

00 

НО- 

200 

17 28 27 49 54 

0 

620 278 

00 

НО- 

100V 

25 39 45 59 65 

0 

710 359 

00 

HPO- 25 36 56 63 71 840 420 

100 0 00 

HPO- 

600 

22 37 63 68 66 

0 

880 460 

00 

Из данных таблицы видно, что по отношению 

к органическим загрязнителям, все радиационномодифицированные 

сорбенты имеют большие 

величины адсорбционной емкости, чем полисорб- 

1. Максимальными значениями обладают самые 

полярные из приведенных в таблице материалов. 

Лучше всего концентрируются ароматические 

соединения. 

Можно сделать вывод, что использование 

радиационно-модифицированных полимерных 

сорбентов позволяет получать колонкиконцентраторы 

с лучшим набором 

эксплуатационных характеристик, а особенно с 

большей термостабильностью 310-390 ºС 

полярностью и сорбционной емкостью по 

тестовым соединениям различных классов. Это, в 

свою очередь, позволяет сократить время отбора 

пробы и ее анализа, увеличить температуру 

десорбции, повысив тем самым степень 

извлечения (80-90 %), и сделать результат анализа 

быстрее и достовернее в целом. Колонкиконцентраторы 

с радиационномодифицированными 

сорбентами могут найти 

широкое применение при анализе микропримесей 

органических веществ в объектах окружающей 

среды, материалах, изделиях и технологиях. 

Рис. 1. Хроматограмма микропримесей 

токсичных органических загрязнителей воздуха 

промышленной зоны, сконцентрированных на 

сорбенте HO-200: 

1 – ацетальдегид, 2 – метилацетат, 3 – ацетон, 4 

– изо-пентан, 5 – трихлорметан, 6 – пентан, 7 – 

гексан, 8 – изомеры гексана, 9 – бензол, 10 – 

гептан, 11 – метилциклогексан, 12 – толуол, 13 – 

метилгептан, 14 – пентаналь, 15 – изомер октана, 

16 – диметилбензол, 17 – нонан, 18 - 

гексаметилциклотрисилоксан, 19 – декан, 20 – 

изомер декана, 21 – изомеры ундекана, 22 – 

113


тетраметилбензол, 23 – триэтилбензол, 24 – 

нафталин, 25, 26 – метилнафталины 


1. Другов Ю.С. Газовая хроматография в 

практике аналитического контроля 

загрязнений воздуха // Зав. лаб. – 1992. – Т. 

58, № 3. – С. 1-7. 

2. Зибарев П.В., Зубкова О.А., Шепеленко Т.С., 

Недавний О.И. //Дефектоскопия.-2006.- № 6.- 

С. 93-100. 

3. Зубкова О.А., Зибарев П.В. // Труды III 

Межд. конф. студ. и мол. ученых 

«Перспективы развития фундаментальных 

наук». – Томск, 2006. – С. 100-102. 

4. Патент РФ на полезную модель № 56641. 

Колонка-концентратор для газовой 

хроматографии /Бюл. № 25. 

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ТЕЧЕИСКАНИЯ 

Иванников О.Н., Оглезнева Л.А. 

Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина 30. 

E-mail: walter123@ramblr.ru 

Разработка методов и средств контроля 

(диагностирования) технического состояния 

работающих под давлением напорных 

трубопроводов, гидравлических агрегатов 

актуальна для многих отраслей народного 

хозяйства. 

Герметичность объектов контроля оценивают 

методами течеискания. Обнаружение утечки при 

эксплуатации дает информацию не только о 

потерях хранящегося (транспортируемого) 

продукта или о нерасчетных режимах работы 

гидроагрегатов, но может косвенно 

характеризовать и прочностные свойства объектов 

(наличие сквозных дефектов типа трещин) или 

кинетику их изменения в зависимости от 

изменения расхода вещества через течь. 

Конструкции, спроектированные с учетом 

критерия "утечки до разрушения", обладают 

свойствами появления малых утечек до 

катастрофического разрушения, что дает 

возможность предотвратить последнее путем 

обнаружения утечки. 

Эффективность испытаний на герметичность 

зависит от конструктивных особенностей изделий, 

доступности герметизирующих соединений для 

проникновения к ним пробных веществ. При 

течеискании, особенно для крупногабаритных 

изделий, предварительно выявляют факт 

негерметичности (глобальные испытания), затем 

выделяют негерметичный участок (локализация 

течей), а затем уже выявляют места течей. 

Методы течеискания, существенно разнятся 

как по чувствительности и избирательности 

реакции на пробное вещество, так и по принципу 

обнаружения пробного вещества, проникающего 

через течи, выбор их зависит от характеристик 

изделия и схемы испытаний. Наиболее 

распространенные методов течеискания: 

− масс-спектрометрический; 

− галогенный; 

− выкуумный; 

− вакуумметрический; 

− катарометрический; 

− Манометрический; 

− Электронозахватный; 

− Плазменный; 

− Акустический; 

− Химический; 

− Пузырьковый; 

− Люминесцентно-цветной; 

− Яркостный (ахроматический метод). 

Основные характеристики метода (средства) 

течеискания – порог чувствительности и 

эффективность контроля. Под порогом 

чувствительности обычно понимают наименьший 

регистрируемый поток газообразного или расход 

жидкого пробного вещества через течи. Однако 

для указанных ранее объектов важное значение 

приобретают такие требования, как возможность 

применения метода (средства) в 

эксплуатационных условиях и дистанционность 

контроля. При этом под дистанционностью 

подразумевают максимально возможное 

расстояние от места утечки до приемного 

преобразователя или устройства, создающего 

необходимое входное воздействие на объект, при 

определении местоположения (локации) течи. Эти 

требования обусловлены техническими 

трудностями или экономической 

нецелесообразностью создания специальных 

испытательных режимов для течеискания при 

больших габаритах объектов контроля или 

наличием в них недоступных мест. 

Чем выше избирательная способность 

течеискателя или метода течеискания, тем резче 

реакция на пробное вещество, тем больше 

чувствительность. Острота реакции зависит и от 

свойств пробных веществ. Она тем резче, чем 

сильнее выбранное вещество отличается от 

воздуха по электрическим, тепловым или другим 

114

Секция 9: 

Контроль и управление качеством 

свойствам, 

определяющим 

избирательную 

реакцию. 

Наивысшей 

чувствительностью 

обладают 

промышленные 

масс-спектрометрические 

течеискатели, реагирующие только на пробное 

вещество 

вне зависимости 

от присутствия 

посторонних 

паров 

и газов. Практически 

нечувствительны к присутствию 

воздуха и других 

веществ галогенные 

течеискатели, но пары 

растворителей 

и других галогенсодержащих 

соединений могут вызывать фоновые сигналы. С 


фонового 

сигнала 

и его 

нестабильности, 

естественно, возрастает 

наименьший достоверно регистрируемый сигнал о 

течи 

и порог чувствительности. 

Сигнал 

манометров определяется всей совокупностью 

присутствующих 

веществ, 

и возможности 

регистрации течей манометрическим методов 

при 

общем высоком уровне давления ограничены. 

Зато при 

сверхвысоком вакууме этим методом 

могут быть иногда 

зафиксированы предельно 

малые течи, лежащие за порогом 

чувствительности даже масс-спектрометрического 

метода. Следует иметь в виду, что порог 

чувствительности 

не является 

абсолютной 

характеристикой метода, но зависит от способов 

его реализации, схемы и режима испытаний, 

характеристик испытуемого объекта. 

Акустические средства течеискания занимают 

особое место среди течеискателей других типов, 

поскольку они просты и надежны 

в эксплуатации, 

не требуют каких-либо сложных специальных 

приспособлений, 

не нарушают 

основных 

технологических 

процессов, безопасны для 

здоровья 

обслуживающего персонала. 

Существует несколько групп акустических 

приборов, каждая из которых 


определенному методу течеискания. 

Первая 

группа – это ультразвуковые 

расходомеры 

двух типов. 

Первый тип 

– 

расходомеры с проходными 

измерительными 

секциями. Расход определяется, 

как правило, по 

разности 

времени прохождения ультразвуковым 

импульсом «наклонного» сечения трубопровода 

по направлению потока жидкости и против него. 

Конструкция канала расходомераа показана на 

рис. 

1. Проходные 

ультразвуковые 

расходомеры 

обладают малым гидросопротивлением, легко 

монтируются в технологических трубопроводах. 

Рисунок 1 - Конструкция 

канала 

расходомера:1- 

канал с установочными 

фланцами; 2 и 3 - приемно-пере-дающие 

реверсируемые 

преобразователи; 

4 - 

ультразвуковая волна 

Первый тип – так называемые бесконтактные 


расходомеры, 

в которых 

преобразователи 

не имеют 

непосредственного 

контакта с протекающей в трубе жидкостью. 

Преобразователи 

устанавливают на наружную 

поверхность трубы, что позволяет оперативно 

проводить 

измерения без каких-либо 

вмешательств в технологический процесс. Для 

измерения 

расхода 

чистых 


(содержание твердых частиц 

и пузырьков газа не 

должно превышать 2 %) используют приборы, 

реализующие обычный время-импульсный метод, 

а для загрязненных жидкостей следует применять 

допплеровские 

расходомеры. 

Основной 

недостаток 

бесконтактных 

расходомеров - 

невысокая точность (2 ... 3 %). 

Вторая 

группа 

течеискателей – 

акустические корреляционные приборы. Схема 

применения 

корреляционного 

течеискателя 

приведена на рисунок 2. 

Датчики 1 устанавливают 

на концах 

контролируемогоо участка непосредственно на 

трубу 2 или на детали запорной арматуры. Они 

принимают 

акустические 

сигналы, 

распространяющиеся по трубе, возникающие в 

результате истечения жидкости или газа из трубы 

в месте утечки. Усиленные сигналы передаются 

по кабелю или радиоканалу в блок обработки, где 

вычисляется 

их взаимная 

корреляционная 

функция. 

Положение 

пика 

корреляционной 

функции 

утечки. 


положению 

места 3 

Рисунок 2- Схема применения корреляционного 

течеискятеля: 1- датчики; 2 - контролируемая 

труба; 3 - место утечки трубы; 4 - жидкость и 

газ 

Достоинство 

корреляционных течеискателей 

заключается 

в том, что они обеспечивают 

контроль протяженных участков трубопроводов, и 

результаты практически не зависят от наличия 

внешних акустических шумов. 


: 

1. Дробот Ю.Б., Лазарев А.М. Неразрушающий 

контроль усталостных трещин акустико- 

115


эмиссионным методом. М.: Изд-во 

«Стандарты», 1987. 

2. Левина Л.Е., Пименов В.В. Методы и 

аппаратура контроля герметичности 

вакуумного оборудования изделий 

приборостроения. М.: Машиностроение, 

1985. 68 с. 

3. Неразрушающий контроль и диагностика: 

Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. 

Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева.- М.: 

Машиностроение, 2003.- 656 с. 

4. Дробот Ю. Б. К теории акустического 

контактного течеискания //Дефектоскопия. 

1986. № 5. С. 15-24. 

5. Лапшин Б. М. Акустический метод поиска 

дефектов на подводных трубопроводах // 

Строительство трубопроводов. 1984. № 2. С. 

28-30. 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ К УЧЕБНОМУ ПОСОБИЮ 

«РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА. МАГИСТЕРСКИЙ КУРС» 

Казакова Е. В., Ефимов П. В. 

Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина 30 

E-mail: kazza4ok@yandex.ru 

Одной из важнейших задач промышленности 

является повышение качества продукции. Важным 

средством решения этой задачи является активное 

использование неразрушающих методов контроля 

как при изготовлении продукции, так и при ее 

эксплуатации. Среди физических методов 

контроля в настоящее время большое 

распространение сохраняет радиационный метод. 

Он основан на регистрации и анализе 

проникающего ионизирующего излучения, 

которое, проходя через толщину изделия, имеет 

различную степень ослабления в дефектном и 

бездефектном сечениях и, таким образом, несет 

информацию о внутреннем строении вещества. 

Ф 1 

Ф 2 

f 

f 

c 

I 

a 

b 

F 

N g 

N g 

N g 

N g 

∆D опт 

S 1 

S 2 

Рис. 1 – Схема образования геометрической 

нерезкости (влияние размеров фокусного пятна 

источника): Ф 1 и Ф 2 – фокусные пятна; 

с – дефект; f – рентгеновская пленка; N g – 

граничная нерезкость; ∆D опт – контрастность; 

S – полное затмение 

Широкое внедрение и развитие методов 

радиационного контроля требует подготовки 

II 

c 

f 

f 

специалистов соответствующего уровня 

квалификации. На кафедре “Физические методы 

контроля качества и диагностики” производится 

подготовка специалистов по квалификации 

бакалавра и инженера по специальности 200102 

“Приборы и методы контроля качества и 

диагностики”. Помимо этого кафедра готовит 

магистров. Для качественной подготовки 

специалистов необходимо наличие специальных 

учебных пособий, содержащих на должном 

уровне весь необходимый материал по программе 

обучения. 

Необходимо было разработать методические 

материалы к учебному пособию “Радиационный 

контроль и диагностика”, магистерский курс. 

Учебное пособие “Радиационный контроль”, 

вышедшее в 2000 году, ориентировано на 

подготовку бакалавров. 

Был разработан комплект методических 

материалов к учебному пособию “Радиационный 

контроль и диагностика”. Данный комплект 

представлен лекциями по курсу (основной 

материал) и дополнительными материалами для 

самостоятельного изучения. 

Основные материалы в виде лекций построены 

таким образом, что освещают последовательно 

основные элементы общей схемы радиационного 

контроля. Курс лекций включает разделы по: 

- источникам ионизирующего излучения. 

Особенностью является то, что такого подробного 

изложения материалов по радионуклидным 

источникам, представленных в одном издании, нет 

ни в одном из учебников. Другие виды 

источников ионизирующего излучения 

(рентгеновские аппараты и ускорители 

электронов) вынесены как дополнительный 

материал в виде приложений к данному учебному 

пособию. 

Следующий раздел – детекторы 

ионизирующего излучения. Он включает описание 

116


основных детекторов ионизирующего излучения, 

наиболее часто применяемых в современном 

радиационном контроле, их характеристики, 

достоинства и недостатки, области применения. 

Далее в курсе лекций рассмотрены методы 

радиационного контроля (радиография, 

радиоскопия и радиометрия). В каждом 

разделе для наглядности приведены основные 

схемы контроля, наиболее часто применяемые в 

современной дефектоскопии, области применения 

методов. Также представлены типовые методики 

проведения контроля по радиографии и 

радиоскопии. Эти методики определяют средства, 

последовательность операций и режимы контроля 

конкретных деталей и узлов изделий, опираясь на 

основные стандарты и правила по радиационному 

контролю. 

Кроме того, к каждому из разделов 

подготовлены вопросники тестового контроля (со 

сводной таблицей ответов) и перечни вопросов 

для самоконтроля. Вопросы составлены по 

материалам глав и приведены для оценки 

усвоения материала. 

В качестве приложений к лекциям 

предлагаются: 

Приложение А – словарь стандартизированных 

терминов и определений, составленный на основе 

действующих ГОСТов по радиационному 

контролю и диагностике. Ввиду 

увеличивающегося сотрудничества Томского 

политехнического университета c иностранными 

вузами в сфере обмена студентами, в словаре по 

возможности представлены английские 

эквиваленты. Словарь приведен в соответствии с 

тематическими разделами курса лекций. 

Приложение Б – сравнительная характеристика 

зарубежных рентгенографических пленок, дающая 

обзор типичных параметров, приводимых в 

технической документации, а также последние 

данные по уровню цен. 

Приложение В – схемы радиографического 

контроля (дополнительные к материалам лекций). 

Приложение Г – список рекомендуемой 

литературы. Для удобства поиска необходимой 

информации данное приложение представлено в 

виде блоков общей литературы по всему курсу и 

блоков специализированной литературы по 

тематикам: источники ионизирующего излучения, 

детекторы ионизирующего излучения, 

радиационная безопасность и ТБ и др. Здесь же 

приведен перечень основных Интернет-ресурсов. 

Наличие этого блока является необходимым, т. к. 

в последнее время Интернет является одним из 

основных и доступных источников получения 

информации. 

Приложение Д – перечень основных 

действующих ГОСТов по курсу “Радиационный 

контроль и диагностика”. Здесь можно найти 

ссылки на стандартизированные документы по 

источникам ИИ, детекторам ИИ, основным 

методикам контроля и диагностики определенных 

видов объектов. 

Выпускники-магистры ориентированы на 

научно-исследовательскую и преподавательскую 

работу, поэтому обучение по магистерской 

программе предполагает большой объем 

самостоятельной подготовки. В связи с этим к 

курсу лекций прилагается сборник 

дополнительных материалов для 

самостоятельного изучения. Дополнительные 

материалы, представленные на плакате 4, 

включают: 

- топики (базовый материал) по: 

1) источникам ионизирующего излучения (не 

рассмотренные в курсе лекций – рентгеновские 

аппараты и ускорители электронов); 

2) детекторам ионизирующего излучения 

(новые разработки); 

3) областям применения методов 

радиационного контроля (при контроле груза, 

багажа; измерении параметров материалов – 

плотности, влажности, химического состава и т. 

д.); 

4) радиационной безопасности. 

- нормативно-техническую документацию по 

радиационному контролю, в которой 

регламентируются основные требования по 

эксплуатации радиационных источников; правила 

обеспечения безопасности при работе с 

ускорителями электронов; порядок получения 

разрешения Госатомнадзора на право ведения 

работ в области использования атомной энергии, а 

также НТД по системе аттестации специалистов 

НК в области РК и Д; 

- атлас плакатов наглядных пособий (на 

английском и русском языках). На плакатах 

представлены иллюстрации (применяемое 

оборудование, основные методы, схемы контроля 

и др.) с кратким описанием, дающим общее 

понятие об основных элементах радиационного 

контроля и диагностики. 

В дальнейшем предполагается дополнить 

данный комплект методических материалов 

наглядными примерами образцов: 

- элементов некоторых источников 

ионизирующего излучения (рентгеновские 

трубки); 

- элементов некоторых детекторов 

ионизирующего излучения (сцинтилляционные 

кристаллы, газоразрядные счетчики и др.); 

- эталонов чувствительности; 

- рентгеновских пленок. 

Кроме этого необходимым дополнением станет 

разработка лабораторных работ по отдельным 

методам радиационного контроля: радиографии, 

радиоскопии. 

Универсальность разрабатываемого пособия – 

структура пособия построена таким образом, что 

разделы не зависят друг от друга, поэтому оно 

117


также может быть использовано для подготовки 

бакалавров и инженеров. 


1. Кулешов В.К. и др. Радиационный 

контроль: Учебное пособие .– Томск: Изд. 

ТПУ, 2000. – 148 с. 

2. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и 

аппаратура)/ А. Н. Майоров, С. В. 

Мамиконян, Л. И. Косарев, В. Г. Фирстов. – 

М., Атомиздат, 1976. – 208 с. 

3. Современные методы радиационной 

дефектоскопии/ Адаменко А. А. – Киев: 

Наук. Думка, 1984. – 216 с. 

АНАЛИЗ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ ПРИ 

ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО МАГНИТНОМУ КОНТРОЛЮ В 

МЕТАЛЛУРГИИ 

Калашникова С.О., Толмачев И.И. 

Томский политехнический университет, 634050, г.Томск, пр.Ленина 30 

В металлургической промышленности одним 

из главных звеньев производства, является 

исправность оборудования, т.к. при 

производственном процессе от этого зависит 

качество выпускаемой продукции. Для того чтобы 

оборудование работало исправно, проводят 

неразрушающий контроль, чтобы обнаружить 

отклонения и различные дефекты. 

В данной работе рассмотрено оборудование, 

применяемое в металлургической 

промышленности. Рассмотрены технологические 

процессы производства литейных сплавов, их 

плавка и получение отливок (чугунное литье, 

литье в кокиль, разливка стали), обработка 

металлов (прокатка, прессование, волочение, 

ковка), оборудование для разливки стали 

(сталеразливочный ковш и изложницы для 

разливки стали), технологии разливки. 

Также в работе описываются методы 

неразрушающего контроля 

Традиционными являются визуальный, 

ультразвуковой, радиационный контроль, а также 

методы, использующие вихревые токи, магнитные 

частицы, красящую жидкость. 

Самый распространённый метод контроля в 

металлургии - магнитопорошковый – это один из 

самых надёжных и производительных методов 

неразрушающего контроля поверхностей изделий 

из ферромагнитных материалов в их производстве 

и эксплуатации. 

Контроль оборудования проводит 

аттестованный специалист, для этого он должен 

знать технологию производства и нормативнотехнические 

документы по магнитному контролю 

в металлургии, эта информация необходима для 

проведения более точного и качественного 

контроля. Специалист, знающий конструкцию 

оборудования и базу нормативных документов, 

может на начальном этапе контроля предположить 

место образования дефектов. 

В работе был проведен анализ действующей 

документации по магнитному контролю в 

металлургии. 

Первый раздел: «Металлоконструкции 

технических устройств, зданий, сооружений», в 

него входят такие нормативно-технические 

документы, как: 

1. Методика определения технического 

состояния кожухов доменных печей и 

воздухонагревателей (РД 11-288-99) 

Методика предназначена для определения 

конструкционной прочности и надежности 

доменных печей и воздухонагревателей 

2. Положение о проведении экспертизы 

промышленной безопасности опасных 

металлургических и коксохимических 

производственных объектов (РД 11-589-03) 

Положение о проведении экспертизы 

промышленной безопасности опасных 


производственных объектов устанавливает 

требования к порядку проведения экспертизы 

промышленной безопасности. 

3. Методические рекомендации по 

организации и осуществлению контроля за 

обеспечением безопасной эксплуатации зданий и 

сооружений на подконтрольных 


производствах (РД-11-126-96) 

Методические рекомендации включают 

основные положения и порядок организации и 

осуществления контроля органами 

металлургического надзора Госгортехнадзора за 

обеспечением безопасной эксплуатации 

производственных зданий и сооружений 

действующих металлургических и 

коксохимических производств и объектов 

независимо от форм собственности и 

принадлежности. 

4. Правила безопасности в прокатном 

производстве (ПБ 11-519-02) 

118



Правила 

безопасности 

в прокатном 

производстве распространяются 

на производства 

и объекты 

организаций, 

связанных с 

производством 

проката 

черных и цветных 


и сплавов на их основе, кроме проката 

труб. 

5. Свод правил по проектированию 

и 

строительству. Изготовление и контроль качества 

стальных 

строительных конструкций (СП 53-101- 

98) 

Настоящий Свод 

правил содержит общие 

положения по заводскому 

изготовлению 

и 

контролю 

качестваа 


строительных 

конструкций 

зданий 

и сооружений 

промышленного, 

общественного и жилого 

назначения. 

6. Межгосударственный стандарт. Устройства 

строповые для сосудов и аппаратов (ГОСТ 13716- 

73) 

Настоящий 

стандарт 

распространяется 

на 

строповые 

устройства, 

устанавливаемые 

на 

сосуды и аппараты для проведения сборочных 

монтажных и такелажных работ. 

7. Межгосударственный 

стандарт. 

Конструкции 

стальные 

строительные (ГОСТ 

23118-99) 


стандарт 

распространяется 

на 

стальные 

строительные конструкции из стали 

марок не выше С440 для зданий и сооружений 

различного 

назначения 

предназначенные 

для 

применения в любых климатических районах с 

сейсмичностью до 9 баллов включительно и 

устанавливает 

общие 

требования 

к этим 

конструкциям. 

Второй раздел: «Газопроводы 


газов», в него входят такие 

нормативно- 

технические документы, как: 

1. Инструкция 

по диагностированию 

технического 


подземных 


газопроводов (РД 12-411-01) 

Настоящая Инструкция по диагностированию 



подземных 


газопроводов (далее - Инструкция) устанавливает 

виды и порядок проведения диагностирования, 

основные 

критерии 

оценки технического 


газопроводов, 

предусматривает 

методикии расчета остаточного срока службы 

газопроводов по истечении нормативного срока 

службы и в других случаях. 

2. Положение по проведению экспертизы 

промышленной 


на объектах 

газоснабжения (РД12-608-03) 

Этот документ устанавливает: положение по 

проведению 

экспертизы 



на объектах газоснабжения, 

требования к объему, порядку и процедуре 

проведения 

экспертизы 



проектной 

документации, 

технических устройств, зданий и сооружений на 

объектах газораспределения 

и газопотребления 

природного и сжиженного углеводородных газов. 

3. Правила 


систем 

газораспределения и газопотребления (ПББ 12-529- 

03) 

Правила 

устанавливают 

специальные 

требования 



к 

проектированию, реконструкции 

и 

строительству, 

эксплуатации 

монтажу, 

систем 

газораспределения и газопотребления природных 

газов, используемых в качестве топлива, а также к 

применяемому в этих системах оборудованию 

(техническим устройствам). 

4. Правила безопасности в газовом хозяйстве 

металлургических 

и коксохимических 

предприятий и производств (ПБ 11-401-01) 

Настоящие Правила являются переработанным 

и дополненным 

изданием действующих 

Правил 

безопасности в газовом хозяйстве предприятий 

черной металлургии (ПБГ4М-86). 

5. Строительные 

нормы. 

Инструкция 

по 

проектированию 



трубопроводов (СН 527-80) 

Требования 

настоящей Инструкции должны 

выполняться 

при проектировании 


стальных трубопроводов 

с 

условным проходом до 1400 мм включительно, 

предназначенных 

для транспортирования 

жидких 

и газообразных 

веществ с различными физико- 

до 

химическими свойствами, условным давлением 

10 МПа (100 кгс/ /см ) и температурой от минус 70 

до 450°C. 

Третий 

раздел: 

«Цапфы 

чугуновозов, 

стальковшей, металлоразливочных ковшей», в 

него 

входит Методика магнитопорошкового 

контроля 

цапф ковшей, крюков и деталей 

крюковых подвесок кранов, транспортирующих 

расплавленный металл (МТ-РТС-ГП-02-95) 

Задачей 


методики является 

установление 

магнитопорошковой 

правил 

и 


ультразвуковой 

дефектоскопии 

при исследовании 

качества 

эксплуатируемых 

деталей ковшей, крюков и 

крюковых подвесок металловозных кранов. 

В 

результате 

рассмотрения 

нормативно- 

технической 

документации, при подготовке 

специалистов 

по магнитному 

методу 

в 

металлургии, были разработаны: 

- арбитражный и рабочий вопросники для 

аттестации специалистов в магнитномм методе 


на первый 

и второй уровни, 

контролируемогоо оборудования металлургической 

промышленности; 

- образцы технологических карт контроля 

деталей 

и узлов металлургической 

промышленности. 

Данные 

методические 

материалы помогут 

аттестованным 

специалистам по магнитному 

контролю в металлургии проводить болеее точный 

119


и качественный контроль оборудования 

металлургической промышленности. 

Данная работа подготовлена для 

использования в Аттестационном центре 

Независимого органа по аттестации персонала в 

области неразрушающего контроля ФГНУ “НИИ 

ИН”. 


1. В.М. Никифоров. Технология металлов и 

других конструкционных материалов. 

2. Б.В. Линчевский, А.Л. Соболевский, А.А. 

Кальшенев. Металлургия черных металлов. 

3. www.ndt-vostok.com.ua/cool1.phtml 

4. www.anklav.com/acoustical/index.html 

5. www.ndt.org.ua/rus/info/?id=398 

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ МАГНИТОПОРОШКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ 

Каюмов Р.Н., Прохоров В.В., Толмачев И.И. 


E-mail: Rustam_Ka@mail.ru 

Уровень качества продукции - один из 

основных показателей технического прогресса. 

Поэтому повышению качества продукции 

уделяется большое внимание во всех 

промышленно развитых странах. 

В борьбе за высокое качество промышленной 

продукции применение неразрушающего 

контроля является одним из эффективных средств. 

Среди разнообразных методов 

неразрушающего контроля одно из ведущих мест 

по применению занимает магнитопорошковый 

метод. Магнитопорошковая дефектоскопия 

является точным и надежным средством 

неразрушающего контроля изделий из 

ферромагнитных материалов. Она нашла широкое 

применение в авиации, железнодорожном 

транспорте, химическом машиностроение, при 

контроле крупногабаритных конструкции, 

магистральных трубопроводов, судостроении, 

автомобильной и многих других отраслях 

промышленности. Масштабность применения 

магнитопорошкового метода объясняется его 

высокой производительностью, наглядностью 

результатов контроля и высокой 

чувствительностью. Так с помощью 

магнитопорошкового метода надежно выявляются 

поверхностные микротрещины с шириной 

раскрытия от 1 мкм и более, глубиной более 

10 мкм. 

Технология проведения магнитопорошковой 

дефектоскопии определяется нормативнотехнической 

документацией (НТД) принятой в 

отрасли промышленности. При разработке 

технологии контроля часто приходиться 

обращаться к НТД смежных отраслей. 

Технологические карты создаются для удобства 

пользования информацией, в них указываются 

параметры и технология контроля. 

Технологические карты является основными 

рабочими документами, в соответствие с 

которыми выполняется неразрушающий контроль. 

При аккредитации лаборатории технологические 

карты являются обязательным документом, 

предоставляемым в аккредитующий орган по всем 

заявленным направлениям. 

Создание технологической карты 

магнитопорошковой дефектоскопии является 

трудоемкой задачей. Для разработки 

технологической карты необходимо проведение 

расчетов, наличие необходимых справочных 

данных по магнитным характеристикам материала 

объекта контроля с учетом термообработки, по 

техническим параметрам используемой 

аппаратуры, а также принятой в данной отрасли 

нормативно-технической документации. От 

качества разработанной технологической карты, 

правильности описания в них технологии 

контроля, ясности и четкости их изложения в 

большой степени зависит эффективность 

неразрушающего контроля. В связи с этим, 

составление технологической карты требует 

достаточной квалификации специалиста. 

Разработкой технологических карт могут 

заниматься аттестованные специалисты II уровня 

в соответствии с требованиями Ростехнадзора. 

Поэтому задача автоматизации процесса 

разработки технологических карт с помощью 

ЭВМ, является актуальной. 

Основной целью автоматизации процесса 

создания технологических карт является 

сокращения времени и уменьшение количества 

ошибок при расчетах (автоматизация расчетов), 

оптимизация выбора режимов контроля, выбор 

образцов и расходных материалов. Исходя из 

поставленных целей к программе для 

автоматизации процесса создания 

технологических карт предъявляется ряд 

требований: 

• Наличие баз данных, содержащих всю 

необходимую информацию (РД, ГОСТы, 

эскизы деталей, и т.д.); 

• Возможность пополнения баз данных ; 

• Наличие системы для необходимых расчетов; 

• Функция вывода отчета на печать; 

120


• Возможность ручного редактирования 

отчета; 

• Удобный интерфейс; 

Эта программа состоит из следующих баз 

данных помогающих при создании 

технологических карт: 

• база готовых эскизов деталей с указанием 

размеров и положения зон контроля (по 

отраслям); 

• база магнитных характеристик сталей с 

учетом режимов термообработки; 

• база НТД (по отраслям); 

• база приборов магнитопорошковой 

дефектоскопии (МПД); 

• база расходных материалов; 

• база данных контрольных образцов (КО) и 

стандартных образцов предприятия (СОП). 

Для проведения необходимых расчетов в 

процессе разработки технологических карт в 

программу встроены: 

• Подпрограмма определения уровня 

чувствительности контроля на основании 

магнитных характеристик и шероховатости 

поверхности; 

• Подпрограмма рекомендующая способы 

намагничивания (продольное, циркулярное, 

комбинированное) и режим контроля (способ 

остаточной намагниченности (СОН), способ 

приложенного поля (СПП)); 

• Подпрограмма рассчитывающая 

напряженность поля насыщения (H s ), 

напряженность приложенного поля (H ПП ), 

ток намагничивания (I) с учетом 

размагничивающего фактора; 

Структурная схема системы автоматизированной разработки технологических карт 

магнитопорошковой дефектоскопии. 

Выбор параметров ОК ( база готовых эскизов с указанием размеров и положения 

зон контроля, вида намагничивания, направления и вида дефектов ) 

База магнитных 

характеристик стали 

Описание (условия 

эксплуатации) ОК 

Состояние поверхности 

ОК Rz или Ra 

НТД Существует 

База НТД 

НТД Аналог 

ИЛИ 

Определение уровня и режима 

контроля чувствительности на 

основании магнитных хар-тик 

ОК возможные дефекты и 

размеры зон контроля 

Выбор режима контроля 

(СОН,СПП) 

Подготовка 

поверхности ОК 

Определение уровня 

чувствительности на основании 

шероховатости 

Способы намагничивания (продольное, циркулярное, комбинированное) и 

расчетные формулы H s , H ПП , I Ц и учет размагничивающего фактора. 

База приборов МПД 

Выбор оборудования и 

расходных мат-лов 

База расходных 

мат-лов 

База Данных КО и СОП 

- Поверхностные дефекты 

- Подповерхностные 

дефекты 

Метрологическое 

обеспечение 

Размагничивание 

Вывод на 

печать 

нет 

да 

База данных проверки 

качества порошков/суспензии 

Выбор средства 

размагничивания 

121

В виде расширения возможностей может быть 

представлена подпрограмма позволяющая 

определять места возможных дефектов, а также 

объем контроля из партии на основании 

статистических методов контроля. 

Также имеется возможность определения 

магнитных характеристик стали с режимом 

термообработки отсутствующим в базе данных 

магнитных характеристик материалов ОК 

методом интрополирования имеющихся режимов. 


1. Delphi 6. Программирование на Object Pascal 

/ Н. Культин. — СПб. : БХВ-Петербург, 2002. 

— 526 с. 

2. Неразрушающий контроль и диагностика : 

Справочник / Под ред. В. В. Клюева. — 2-е 

изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 

2003. 656 с. 

3. Горкунов Э.С. Магнитопорошковая 

дефектоскопия и магнитная структуроскопия. 

Екатеринбург: УрО РАН, 1999 

К ОЦЕНКЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 

СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ В БЕНЗИНАХ ПРИ КОНТРОЛЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ 

НА ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ КАЧЕСТВА 

Климова Е.С., Реутова Г.А., Курган Е.В. 

Восточно-Казахстанский государственный технический 

университет им. Д. Серикбаева, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, Набережная 

Красных Орлов, 69 

Прогресс моторостроения, появление более 

совершенных двигателей и технологий 

переработки углеводородного сырья привели к 

поступлению на рынок топлива со 

специфическими свойствами, еще не полностью 

выявленными практикой и требующих 

систематического контроля на возможность его 

использования с учетом требования охраны 

окружающей среды. 

Контроль качества топлива на соответствие 

требованиям нормативной документации 

выполняется в специализированных 

аккредитованных испытательных лабораториях, 

в частности в научно-производственном центре 

«САТиМ», 

Восточно-Казахстанского 

государственного технического университета, г. 

Усть-Камено-горск, Республика Казахстан. 

Испытания топлив выполняются по заказу 

Департамента природных ресурсов и 

регулирования природопользования Восточно- 

Казахстанской области в соответствии с 

программой «Проведение мероприятий по 

охране окружающей среды». 

В соответствии с требованиями [1] СТ РК 

ИСО/МЭК 17025–2001. «Общие требования к 

компетентности испытательных и 

калибровочных испытательная лаборато- 

рия должна иметь и применять процедуры 

оценки неопределенности измерений. 

ГОСТ 19121-73 (СТ СЭВ 3361-81) 

«Нефтепродукты. Метод определения 

содержания серы сжиганием в лампе» [2] 

включает достоверность выполняемых 

измерений в виде погрешности измерений 

(сходимости и воспроизводимости), что не 

отвечает требованиям [1], т.е. не включает 

процедуры оценки неопределенности 

измерений. Сущность метода заключается в 

сжигании нефтепродукта в лампе в чистом виде 

или после разбавления растворителем с 

последующим поглощением образовавшихся 

оксидов серы раствором углекислого натрия и 

титрованием соляной кислотой. 

Математическая модель обработки результатов: 

( V 0 

−V 

) ⋅ 0,0008 ⋅ K ⋅100 

∆V 

⋅ K ⋅ A 

Х1 

= 

= ,% 

m 

m 

Коэффициенты чувствительности, C i : 

⎛ ∂f 

⎞ 0,08⋅ 

K 

С1 

= ⎜ ⎟ = ; 

⎝ ∂∆V 

⎠k 

, m 

m 

⎛ ∂f 

⎞ 0,08⋅ 

K ⋅ ∆V 

С2 

= ⎜ ⎟ = − 

; 

2 

⎝ ∂m 

⎠∆ 

V , K 

m 

⎛ ∂f 

⎞ 0,08⋅ 

∆V 

С3 

= ⎜ ⎟ = 

⎝ ∂K 

⎠ m 

∆V 

, m


Выполненный расчет неопределенности 

результатов измерений, максимально 

включающий источ- 

ники неопределенностей, сведены в 

таблицу 1. 

Таблица 1 - Бюджет неопределенности 

Величина x i 

Измерение 

массы, г 

лампы 

пробы 

Объем титранта 

(0,05 моль/дм 3 

HCl) 

∆ V = V0 – Vпр. 

Поправочный 

коэффициент, 

⎛ С 

⎜титр= 

⎝ С 

действ 

К 

. 

⎞ 

⎟ 

. ⎠ 

номинальн 

Определяемая 

массовая 

доля серы, % 

Значение 

оценки x i 

22,4682 0,7269 0,40 0,988 0,043 

+/ - , r 10 -4 10 -4 0,05 0,012 

Тип неопределенности 

А А В А 

Распределение 

неопределеннос норм. норм. прямоуг. норм. 

тей 

Стандартная 0,65* 0,65* 0,05 

−2 

неопределенность 

u(x i ) 

= 5,78 ⋅10 

10 -4 10 -4 3 

0,0249 0,0064 


чувствительности 

C i 

Вклад 

неопределеннос 

ти u i (y) 

Вклад 

неопределеннос 

ти, % 

0,06 0,06 

0,039* 

10 -4 0,6277*1 

0 -2 0,0011 

- 97 3 

0,1086 0,0440 

Расширенная неопределенность: 


U=k*u(х s )=2*0,0064=0,0128 % 

Результат: оцененное действительное 

значение массовой доли серы с учетом 

неопределенности измерений составляет: 

0,043 ± 0,013 % (k =2; р=95 %). 

1. СТ РК ИСО/МЭК 17025–2001. «Общие 

требования к компетентности 

испытательных и калибровочных 

лабораторий» 

2. ГОСТ 19121-73 (СТ СЭВ 3361-81) 

«Нефтепродукты. Метод определения 

содержания серы сжиганием в лампе» 

1. 3. Руководство по выражению 

неопределенности измерения. Перевод с 

английского под редакцией В.А. Слаева. – 

ВНИИМ. – С-Пб, 1999. 

123


ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 

КОНТРОЛЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ 

ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ 

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ 


Ковтун Т. В., Калиниченко Н. П. 

Томский политехнический университет, 

634050 , г. Томск, пр-т Ленина 30 

Металлургическая 

промышленность остается 

одним из важнейших поставщиков стальной 

продукции, 

которая 

является 


элементом, 

используемым 

в строительстве, 

машиностроении, 

ракетостроении, в буровых 

установках, трубопроводах и др. 

На данных видах производства лежит большая 

ответственность. 

С целью предотвращения 

запуска в эти производства 

продукции, не 

соответствующей требованиям конструкторской и 

нормативно-технической 

документации, 

договоров на поставку и протоколов разрешения 

проводят 

входной контроль. Для обеспечения 

надежности, безопасности и для повышения 

степени безотказности 


элементов 

необходимо 

проводить 

контроль 

металлических 

изделий с целью 

выявления 

дефектов 

и их дальнейшего устранения. В этом 

случае применяют 

различные 

методы 

неразрушающего контроля. Среди них важное 

место занимает визуальный и измерительный 

контроль. Его выполняют до проведения контроля 

материалов другимии методами неразрушающего 

контроля, а также после устранения дефектов. 

На многих предприятиях имеются лаборатории 

по неразрушающему 

контролю. Они должны быть 

укомплектованы квалифицированными кадрами, в 

том числе 

специалистами 

по визуально- 

уровня квалификации. 

В 

Независимомм 

органе по аттестации 

персонала в области 

неразрушающего контроля 

ФГНУ “НИИ ИН” функционирует 

Аттестационный 

региональный 

центр для 

измерительному 

контролю 

соответствующего 

сертификации персонала по неразрушающему 

контролю: визуальному и измерительному (ВИК), 

капиллярному, 

магнитному (МК), 

ультразвуковому (УЗК), вихретоковому (ВТК), 

радиационному (РК). Помимо этого, на кафедре 

ФМПК идет обучение студентов этим же методам 

неразрушающего контроля. Поэтому необходима 

разработка методических материалов, которые 


получать 

дополнительную 

оперативную информацию. 

В связи с этим передо мной была поставлена 

задача, провести анализ действующей 

нормативной документации с целью определения 

возможных 


поверхностей 

полуфабрикатов 

и изделий 

металлургической 

промышленности и разработать методическое 

пособие по их изучению. 

В 

данной работе для 

ознакомления 

и 


необходимой 

информации 

представлены 

термины, определения 

и 

графические изображения дефектов поверхности 

полуфабрикатов, 

, таких как 

трубы, прокаты, 

прутки, листы, полосы, отливки, а также изделий, 

таких как болты, винты, гайки. 

Рис. 1 Раскатанный (раскованный) пузырь 

Рис. 2 Трещина напряжения болта 

1 - трещина 


на опорной 

поверхности головки; 2 - трещина напряжения 

круговая на радиусе под головкой болта или 

винта; 3 - трещина 


на 

ребре 

шестигранника; 

4 - трещина напряжения в 

поперечном направлении; 5 - трещина напряжения 

во впадине резьбы; 6 - трещина напряжения на 

вершине 

резьбы; 7 - поперечная трещина 

напряжения на торце головки, часто имеющая 

продолжение 

на стержне 

или боковой 

поверхности головки; 8 - трещины напряжения в 

124


продольном направлении; 9 - трещина напряжения 

с радиальным проникновением внутрь радиуса 

под головкой; 10 - трещина напряжения 

Рассмотрены основные положения визуальноизмерительного 

контроля на стадии входного 


Входной контроль проводится при 

поступлении материала (полуфабрикатов, 

заготовок, деталей) в организацию с целью 

подтверждения его соответствия требованиям 

стандартов, технических условий, а так же для 

выявления дефектов, проверки допустимости 

выявленных деформаций и поверхностных 

несплошностей. 

Также рассмотрены нормативные документы 

по номенклатуре продукции (трубы, прокаты, 

полосы, листы, отливки, винты, болты, шайбы, 

гайки). В результате анализа НД приведены 

основные дефекты, возникающие на поверхности 

полуфабрикатов и изделий, и их размеры. 

Указаны условные обозначения данных 

полуфабрикатов и допустимые отклонения, 

которые нельзя превышать при выпуске 

продукции. 

В результате работы было разработано 

методическое пособие, содержащее необходимую 

информацию о возможных поверхностных 

дефектах полуфабрикатов и изделий 

металлургической промышленности, а также 

приведены возможные отклонения и допуски на 

данный вид продукции. 

Данная работа подготовлена для обучения 

студентов, а также для использования в 

Аттестационном центре Независимого органа по 

аттестации персонала в области неразрушающего 

контроля ФГНУ “НИИ ИН”. 


1. 1 ГОСТ 550-75. Государственный стандарт 

Союза ССР. Трубы стальные бесшовные для 

нефтеперерабатывающей и нефтехимической 

промышленности. - М.: ИПК Издательство 

стандартов, 1998 

2. 2 ГОСТ 977-88. Государственный стандарт 

Союза ССР. Отливки стальные. - М.: 

Издательство стандартов,1989 

3. 3 ГОСТ 1435-99. Межгосударственный 

стандарт. Прутки, полосы и мотки из 

инструментальной нелегированной стали. - 

М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 

5 ГОСТ 1759.2-82. Государственный стандарт 

Союза ССР. Болты, винты и шпильки. 

Дефекты поверхности и методы контроля. - 

М.: Издательство стандартов,1982 

125


УЛУЧШЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО 

КОНТРОЛЯ 

Кривцова (Комарова) Е.С., Рувинский О.Е. 

Кубанский государственный технологический университет, Россия, г. Краснодар, 

ул. Московская, 2А 

E-mail: ruvinskiy@kubstu.ru 

Главная проблема мирового сообщества – это 

обеспечение безопасности планетарной, 

региональной, национальной, городской, 

районной, предприятий, жилых домов и т.д. 

очевидно, что достижение этого без применения 

информационных методов и средств технической 

диагностики (ТД) и неразрушающего контроля 

(НК) невозможно. 

В производстве и особенно при эксплуатации 

сложных объектов контроля (ОК), самолетов, 

турбин, ракетных комплексов, атомных станций и 

других крупных промышленных сооружений, 

требуется оценка их технического состояния и 

остаточного ресурса. 

Техническая диагностика является высшим 

уровнем ТК и дает ответ на главнейшие вопросы: 

когда должна быть прекращена эксплуатация 

изделия и что необходимо сделать для ее 

продления? При проведении ТД в качестве 

основного средства получения информации о 

состоянии ОК служит ТК, основанный на 

результатах измерений и испытаний. 

Работы по неразрушающему контролю как 

правило проводятся специализированными 

лабораториями, которые могут входить в состав 

различных учреждений и организаций различных 

отраслей промышленности. В зависимости от 

сферы аккредитации лаборатории 

неразрушающего контроля имеют право на 

проведение комплексного обследования и 

диагностики с использованием ультразвукового, 

акустико-эмиссионного и ВИЗ методов 

неразрушающего контроля металлоконструкций 

подъемных сооружений, объектов горнорудной, 

нефтяной и газовой промышленности с 

представлением отчетных документов о 

возможности дальнейшей их эксплуатации и 

выдаче рекомендаций по устранению выявленных 

недостатков. 

Стандартом ГОСТ Р ИСО 9000-2001 

определены восемь принципов управления 

менеджмента качества, для того, чтобы высшее 

руководство могло руководствоваться ими с 

целью улучшения деятельности организации: 

– ориентация на потребителя; 

– лидерство руководства; 

– вовлечение персонала; 

– процессный подход; 

– системный подход; 

– постоянное улучшение; 

– принятие решений на основе фактов; 

– создание взаимовыгодных 

взаимоотношений с поставщиками. 

Для успешного руководства и 

функционирования лаборатории неразрушающего 

контроля необходимо направлять (ориентировать) 

ее и управлять систематически и прозрачно (и 

постоянно управлять ею в правильном 

направлении и оптимальным способом). Успех 

может быть достигнут в результате внедрения и 

поддержания в рабочем состоянии СМК, 

разработанной для постоянного улучшения 

деятельности (организации) с учетом 

потребностей всех заинтересованных сторон. 

Управление организацией включает менеджмент 

качества наряду с другими аспектами 

менеджмента. 

Улучшение деятельности лаборатории 

неразрушающего контроля возможно не только за 

счет использования принципов менеджмента 

качества, но и на основе применения 

статистических методов контроля, которые 

позволяют проанализировать деятельность 

лаборатории и предложить эффективные меры, 

направленные на улучшение деятельности. 

Контрольная карта – это графическое средство, 

использующее статистические подходы, важность 

которых для управления производственными 

процессами была впервые доказана доктором У. 

Шухартом в 1924 г. 

Метод контрольных карт помогает 

определить, действительно ли процесс достиг 

статистически управляемого состояния на 

правильном заданном уровне или остается в этом 

состоянии, а затем поддерживать управление и 

высокую степень однородности важнейших 

характеристик продукции или услуги посредством 

непрерывной записи информации о качестве 

продукции в процессе производства. 

Использование контрольных карт и их анализ 

ведут к лучшему пониманию и 

совершенствованию процессов организации, в том 

числе и процессов в лаборатории 

неразрушающего контроля. 

Проведем статистический анализ прибыли, 

получаемой от двух крупных клиентов 

лаборатории НК: ООО «Бургаз» и ООО 

«Краснодарнефтегаз – Ремонт». 

На контрольных картах индивидуальных 

значений рис. 1 и рис. 2 виден тренд, который 

позволяет сделать вывод о том, что в зависимости 

от увеличения времени работы лаборатории НК 

126


она увеличивает свои показатели по объему 

выполненных заказов, их качеству, что заметно 

повышает получаемую прибыль. 

Прибыль, руб. 

140 000 

120 000 

100 000 

80 000 

60 000 

40 000 

20 000 

0 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 

Месяцы 

Рисунок 1 – Контрольная карта 

индивидуальных значений Х (Прибыль от заказов 

ООО «Бургаз») 

Прибыль, руб. 

120 000 

100 000 

80 000 

принадлежит небольшому числу людей. 

Известный американский специалист по 

управлению качеством Дж. Джуран применил этот 

подход в области контроля качества. Это дало 

возможность разделить факторы, влияющие на 

качество, на немногочисленные существенно 

важные и многочисленные несущественные. 

Оказалось, что, как правило, подавляющее число 

дефектов и связанных с ними потерь возникает изза 

небольшого числа причин. Дж. Джуран назвал 

этот подход анализом Парето. 

Проанализируем диаграмму Парето по 

прибыли полученной лабораторией 

неразрушающего контроля за год при работе с 

различными организациями. 

У самой крупной организации-заказчика 1 

(ООО «Краснодарнефтегаз-Ремонт»), почти в два 

раза прибыль превышает последующую 

организацию 2 (ООО «Бургаз») и в четыре раза 

все остальные организации (3 – ООО 

«Кубаньгазпром» Краснодарское СПХГ, 4 – ОАО 

НПО «Бурение», 5 – ОАО «Краснодарнефтегаз- 

Бурение»). Такое положение обусловлено 

внутренними и внешними причинами. 

60 000 

400 000 

400 000 

40 000 

350 000 

350 000 

20 000 

300 000 

250 000 

300 000 

250 000 

0 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 

Месяц 

Рисунок 2 – Контрольная карта индивидуальных 

значений Х (Прибыль от заказов ООО 

«Краснодарнефтегаз – Ремонт») 

200 000 

150 000 

100 000 

50 000 

200 000 

150 000 

100 000 

50 000 

Расположение точек (прибыли) на 

контрольных картах рис. 1, 2 можно объяснить 

сезонностью выполняемых лабораторией работ. 

Т.е. в некоторые месяцы года, особенно зимние, 

наблюдается спад, а нередко и абсолютное 

отсутствие заказов. Это объясняется сложностью 

выполнения некоторых операций в зимнее или 

дождливое время года, таких как ультразвуковой 

контроль сварных швов, ремонт 

противофонтанной запорной арматуры и др. 

На основе сделанного анализа по контрольным 

картам можно сделать вывод о том, что процесс 

находится в состоянии статистической 

управляемости. 

Улучшение деятельности лаборатории 

неразрушающего контроля возможно и на основе 

использования диаграммы Парето. 

В 1897 г. итальянский экономист В. Парето 

предложил формулу, описывающую 

неравномерность распределения благ. Эта же идея 

в 1907 г. была графически проиллюстрирована на 

диаграмме американским экономистом 

М. Лоренцом. Оба ученых показали, что чаще 

всего наибольшая доля доходов или благ 

0 

1 2 3 4 5 

Рисунок 3 – Диаграмма Парето по прибыли (1 - 

ООО «Краснодарнефтегаз - Ремонт», 2 - ООО 

«Бургаз», 3 – ООО «Кубаньгазпром» 

Краснодарское СПХГ, 4 – ОАО НПО «Бурение», 5 

– ОАО «Краснодарнефтегаз - Бурение») 

Существенное различие прибыли первой 

организации обусловлено наиболее тесным 

сотрудничеством лаборатории неразрушающего 

контроля с ООО «Краснодарнефтегаз-Ремонт». 

Объясняется это тем, что организация по 

количеству и объему заказов превышает все 

остальные. 

Проведенный анализ деятельности на основе 

диаграмм Парето позволил выявить наиболее 

прибыльного и лояльного заказчика, 

сотрудничество и взаимодействие с которым 

приносит прибыль организации и хорошо 

сказывается на всей деятельности. Хотя можно 

сделать прогноз, что остальные сотрудничающие 

организации, могут в скором времени стать 

крупными приверженными поставщиками заказов, 

0 

127


за счет расширения сферы деятельности, закупки 

нового портативного оборудования, обучению 

дополнительного персонала лаборатории НК а 

также расширения сферы знаний о требованиях и 

желаниях самих заказчиков. 

Авторы выражают благодарность студенту 

КубГТУ Ястребову М.А. за компьютерную 

верстку статьи. 

ОБЩЕСТВЕННО-ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА 

ВЫПУСКНИКОВ ВУЗОВ 

Крылова Е.В., Калашников Н.П. 

Московский государственный индустриальный университет, Россия, 115280, 

г. Москва, ул Автозаводская, 16 

E-mail: kalash@msiu.ru, ele-krylova@yandex.ru 

Современная Российская система образования 

характеризуется фактическим отсутствием 

ответственности вузов за конечные результаты 

образовательной деятельности. Не развиты в 

достаточной степени независимые формы и 

механизмы участие граждан, работодателей, 

профессиональных сообществ в решении 

вопросов образовательной политики, в том числе 

в процессах независимой общественной оценки 

качества образования. 

Аккредитация призвана сыграть роль 

определенного гаранта качества, добротности и 

надежности учебного заведения по 

аккредитованной специальности. 

Гарантировать повышенный, элитарный 

уровень той или иной образовательной программы 

конкретного вуза только общественнопрофессиональная 

аккредитация, представляющая 

собой признание обществом значительных 

достижений вуза в подготовке специалистов и 

проведении научных исследований. Такая оценка 

должна осуществляться специальными 

независимыми аккредитационными структурами, 

которые создаются различными общественными 

сообществами. 

Закон Российской Федерации «Об 

образовании» предусматривает различные оценки 

функционирования образовательных учреждений 

профессионального образования: лицензирование, 

государственная аккредитация и общественнопрофессиональная 

аккредитация. 

Два первых вида оценки носят чисто 

государственный характер и в основном 

направлены на установление соответствия 

условий проведения учебного процесса, 

содержания образовательно-профессиональных 

программ, уровня подготовки выпускников 

требованиям государственных образовательных 

стандартов. 

В полной ли мере результаты этой оценки 

могут ответить на вопросы особо волнующие в 

современный период значительное число 

абитуриентов и общество в целом, а именно: в 

каком образовательном учреждении возможно 

получение образования и квалификации наиболее 

конкурентоспособного на внутригосударственном 

и международном рынках труда по тому или 

иному направлению (специальности), кто может 

выступить гарантом высокого уровня подготовки 

специалистов в конкретном образовательном 

учреждении? Наверное только в определенной 

степени. 

На наш взгляд более полные ответы на эти 

вопросы призвана дать общественнопрофессиональная 

аккредитация, представляющая 

собой признание обществом значительных 

достижений образовательного учреждения в 

подготовке специалистов и проведении научных 

исследований, осуществляемая специальными 

аккредитационными структурами, создаваемыми 

различными профессиональными сообществами. 

Особое место в деятельности таких 

аккредитационных структур должны занять 

образовательные программы, реализуемые 

образовательными учреждениями в сфере 

переподготовки и повышения квалификации 

специалистов. Особенностью таких программ 

является их гибкость, оперативная реакция на 

новейшие достижения науки и практики, что 

фактически делает невозможным формирование 

для них жестких стандартов и, как следствие, 

исключает эти учреждения из процесса 

государственной аккредитации. В этих случаях 

общественнно-профессиональная аккредитация 

должна не только оценить уровень 

представляемых образовательных услуг, но и 

соответствие программ заявленным целям. 

Таким образом, для общественнопрофессиональной 

аккредитации, на взгляд 

авторов, существует вполне автономное поле 

деятельности, работа в котором гармонично 

дополняет оценочно-контролирующие функции 

федеральных органов управления образованием. 

Процесс аккредитации будет осуществляться 

аккредитационными независимыми центрами по 

направлениям подготовки специалистов. Поэтому 

128


аккредитационные центры должны создаваться 

наиболее авторитетными общественными 

организациями по каждому направлению. 

Качество подготовки специалистов должно 

оцениваться профессиональными сообществами 

совместно с потребителями, только в этом случае 

критериальные требования будут нацелены на 

непрерывный прогресс в подготовке специалистов 

данного направления. Ускоренный технический 

прогресс возможен только в том случае, если 

выпускники вузов по уровню приобретенных 

знаний будут несколько опережать 

существующий уровень востребованности. 

Независимая общественно-профессиональная 

аккредитация проводится неправительственными 

агентствами с целью повышения качества 

подготовки специалистов с точки зрения 

интересов общества, выявления особенностей и 

сильных сторон образовательной программы 

(специальности), чтобы продемонстрировать 

общественности, в чем уникальность и чем 

отличаются, в лучшую сторону, выпускники 

данной специальности вуза от аналогичных 

специалистов, окончивших другие вузы. 

Общественно-профессиональная аккредитация 

образовательных программ не повторяет 

государственную аттестацию, устанавливающую, 

один раз в пять лет соответствие качества 

выпускников государственным стандартам, а 

конкретизирует положение дел с 

образовательными программами и дополняет ее в 

следующих направлениях: 

- взаимодействие вузов с работодателями и 

рынком труда; 

- тенденции развития вузов; 

- влияние образовательных технологий на 

содержание и качество учебных программ; 

- создание и совершенствование работы 

эффективной системы менеджмента качества 

образования; 

- оценка и совершенствование 

организационной структуры вуза; 

- эффективность и влияние научных 

исследований в вузе на подготовку 

специалиста; 

- влияние общественности на качество 


- расширение числа показателей и параметров 

оценивания деятельности образовательного 

учреждения и ее результатов; 

- учет социальных и общественных интересов 

и потребностей, требований к выпускникам 

со стороны работодателей, рынка труда при 

построении образовательных программ; 

- выбор образовательного учреждения для 

обучения; 

- обеспечение открытости в деятельности 

образовательных учреждений; 

- поиск новых потребителей и заказчиков; 

- обобщение, анализ и распространение 

передового опыта обучения. 

Важным для проведения процедуры 

общественно-профессиональной аккредитации 

образовательных программ являются принципы ее 

проведения. Предлагаемые принципы должны 

обеспечить четкую организацию, 

профессионализм и этичность процедуры 

общественно - профессиональной аккредитации 

образовательных программ и ее результатов: 

Но этого не достаточно, необходимо чтобы 

выполнялись дополнительно следующие 

требования: 

• общественно-профессиональная 

аккредитация образовательных программ 

(специальности) может проводиться при 

условии, что по ней состоялось не менее 

пяти выпусков специалистов; 

• должны выполнятся критериальные 

показатели по взаимодействию вузов с 

работодателями и рынком труда, среди 

которых учитываются востребованность 

специалистов, заказ на подготовку 

специалистов от работодателей, продвижение 

выпускников по служебной лестнице, связь 

выпускников с вузом с целью корректировки 

подготовки; 

• наличие и совершенствование работы 

эффективной системы управления качеством 


• эффективность и влияние научных 

исследований в вузе на подготовку 

специалиста. Участие студентов в разработке 

фундаментальных проблем науки. 

Интеграция образования, науки и 

инновационной деятельности; 

• оценка выпускников вуза по данной 

специальности качества их подготовки со 

стороны работодателей; 

• наличие докторантуры и диссертационных 

советов по аккредитуемой специальности 

высшего профессионального образования; 

• учет социальных и общественных интересов 

и потребностей, требований к выпускникам 

со стороны работодателей, рынка труда при 

построении образовательных программ; 

• особое внимание должно быть обращено на 

динамический характер показателей 

аккредитуемой образовательной программы 

(«Что было во время предыдущей 

аккредитации (или 5 лет назад)?», «Что 

имеется в настоящий момент?», «Что будет 

через пять лет?»). 

Только при положительной оценке всех 

требований можно рассчитывать на получение 

общественно-профессиональной аккредитации, 

подтвержденной сертификатом общественнопрофессиональной 

аккредитации специальности 

высшего профессионального образования. 

129


Очень часто задают вопрос, а для чего это 

нужно вузу? Никто не будет возражать, что имидж 

вуза, выпускающего специалистов по данной 

специальности дорогого стоит. Это приобщает 

Вуз к элитным вузам, обеспечивающим 

подготовку специалистов на самом высоком 

уровне. Это информация для работодателей (заказ 

на подготовку специалистов), родителям и 

молодым людям (в данном вузе можно получить 

подготовку, отвечающую самым высоким 

требованиям), инвесторам, заинтересованным в 

реализации инновационных проектов и в 

подготовке специалистов и т.д. Кроме того 

вхождение Российской системы общественнопрофессиональной 

аккредитации в Европейскую 

систему позволит решить вопрос нострификации 

дипломов во всех европейских странах и 

способствовать повышению мобильности 

студентов. 

ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДОЗЫ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА 

- ИЗЛУЧЕНИЙ 

Кулаковой Т.Б. 


Проведение поверки имеет важное значение 

с экономической точки зрения. В ТПУ имеются 

все возможности для создания такой 

лаборатории, имеющей право поверки. Поэтому 

представляет интерес рассмотреть возможности 

создания такой лаборатории в ТПУ. Есть смысл 

создать информацию в виде методических 

основ создания такой лаборатории. Поэтому 

актуальность рассматриваемых вопросов в Д.Р. 

не вызывает сомнений. 

С этой целью в моей работе была 

рассмотрена совокупность методических основ 

поверки, включающих следующее: 

• Правовые вопросы метрологической 

деятельности 

• Основные сведения Гос. метрологической 

службы 

• Метрологическое обеспечение поверочных 

работ 

• НТД необходимые для аккредитации 

лаборатории 

• Тип и характеристики поверочных 

установок и измерительных устройств 

• Основная НТД по поверке и калибровке 

Работа лаборатории руководствуется в 

общем виде государственной поверочной 

схемой. 

Для ЛПК был выбран диапазон энергий от 5 до 

3000 кэВ для поверки дозиметрических СИ 

гамма- и рентгеновских излучений, 

включающих дозиметры и дозиметрические 

установки. Наименование эталонов и рабочих 

средств измерений обычно располагают в 

прямоугольниках. В нижней части схемы 

расположены рабочие средства измерений, 

которые в зависимости от их степени точности 

(то есть погрешности измерений) подразделяют 

на пять категорий: наивысшей точности; 

высшей точности; высокой точности; средней 

точности; низшей точности. Наименования 

методов поверки располагаются в овалах, в 

которых также указывается допускаемая 

погрешность метода поверки. Основным 

показателем достоверности передачи размера 

единицы величины является соотношение 

погрешностей средств измерений между 

вышестоящей и нижестоящей ступенями 

поверочной схемы. В идеале это соотношение 

должно быть 1:10, однако на практике достичь 

его не удается, и минимально допустимым 

соотношением принято считать 1:3. 

Помимо вопросов технического порядка и МО 

рассмотрены вопросы аккредитации 

лаборатории поверки. В вопросах аккредитации 

существенную роль имеет СМК. На основании 

ГОСТа Р ИСО/МЭК17025-2000 была впервые 

разработана СМК для ЛПК. 

130

Рисунок 1. Общий вид государственной поверочной схемы 

Рисунок 2. Требования к документации

С использованием материалов в Д.Р. в 

качестве практического приложения была 

разработана лаб. Работа для учебного курса 

«Радиационные методы контроля» на кафедре 

ФМПК. На рис 8. представлена блок-схема 

клинического дозиметра 27012 и график 

изменения поправочный коэф. изменения 

активности источника питания n. Здесь 

необходимо обратить внимание на блок 

«Поправка», с помощью которого можно 

установить коэф. n на данный момент времени. 

Рисунок 3. Порядок аккредитации 

Порядок аккредитации ЛПК (рис.6) . Из рис. 

видно, что для аккредитации ЛПК обязана 

подать заявку, паспорт, руководство по 

качеству, ТЭО и заключение ГМС 


1 Закон Российской Федерации “Об 

обеспечении единства измерений”.-13 с. 

2 Закон Российской Федерации “О 

стандартизации”.- 9 с. 

3 ГОСТ 8.513-84 “Поверка средств 

измерений. Организация и порядок 

проведения”.- 3с. 

4 ПР 50.5.010-94 “ГСИ. Требования к 

государственным центрам испытаний и 

порядок их аккредитации”.- 8 с. 

5 ПР 50.2.011-94 Правила по метрологии. 

Государственная система обеспечения 

единства измерений. Порядок введения 

Госреестра средств измерений.- 11 с. 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ 

ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И 

ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ 

НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 

Куприянова М.В., Калиниченко Н.П. 

Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр.Ленина 30 

Е-mail: nikol_ 112@ mail. ru 

В настоящее время углеводородное сырье 

является основой существования нашей 

цивилизации. Соответственно, если есть сырье, 

его нужно где–то запасать и хранить. 

В связи с участившимися случаями 

возникновения аварийных ситуаций и, как 

следствие, загрязнение окружающей среды, 

важное значение имеет действенная система 

контроля за экологически безопасной 

деятельностью промышленных объектов, 

связанных с хранением, транспортировкой и 

реализацией нефтепродуктов. 

Резервуары для нефти и нефтепродуктов 

относятся к разряду опасных объектов. Поэтому 

неразрушающие методы контроля, в том числе и 

визуальный и измерительный– это методы, с 

помощью которых можно контролировать, 

предупреждать и прогнозировать опасные 

ситуации, связанные с разливом, утечкой нефти, а 

также повреждений различного рода самих 

резервуаров. 

Актуальность данной темы состоит в том, 

чтобы вооружить необходимыми материалами 

специалистов и студентов, работающих в этой 

области. Главной задачей работы является 

удовлетворение потребности в кратком, но емком 

методическом указании, обеспечивающим 

минимизацию затрат времени на поиск 

необходимого материала по визуальному и 

измерительному методу контроля, касающийся 

резервуаров для хранения нефти и 

нефтепродуктов. 

Нефтяные резервуары — это емкости для 

хранения нефти и нефтепродуктов. По 

расположению различают наземные, 

полуподземные и подземные; по материалам, из 

которых они изготовляются, — металлические, 

железобетонные, а также подземные 

(сооружаемые в толще отложений каменной соли).



Наземные 

выполняют, 

как правило, 

металлическими (сварными). По 

форме бывают 

цилиндрические (вертикальные, горизонтальные), 

сферические и каплевидные. 

Стальные 

вертикальные 

цилиндрические 

резервуары низкого давления («атмосферного» 

типа) изготовляют с конусной кровлей, щитовой 

кровлей, сферическим покрытием. Резервуары с 

конусной 

кровлей предназначаются для хранения 

нефти и нефтепродуктов, 

изготовляютсяя 

из 

рулонных 

заготовок 

корпуса и днища или 

методом полистовой 

сборки. Применение 

резервуаров со щитовой кровлей обеспечивает 

100-% сборность конструкции, 

значительно 

сокращает сроки сооружения, а также повышает 

качество 

резервуаров. 

Рис. 1 Резервуары 

вертикальные стальные 

Резервуары полистовой сборки применяются 

только в исключительных случаях в отдельных 

районах страны, куда 

по транспортным условиям 

затруднена доставка крупногабаритных рулонных 

заготовок. 

В стальных резервуарах 

специальных 


с плавающими 

стальными 

покрытиями, 

синтетическимии 

понтонами, 

плавающей 

крышей, 

антикоррозионным 

покрытием и теплоизоляцией 

хранят светлые 

нефтепродукты. 

Понтон 


внутренней 

плавающей 

крышей, 


покрывает 

поверхность жидкого продукта для того, чтобы 

предотвратить его испарение. 

Сферические резервуары применяются 

для 

хранения 

сжиженных газов и жидкостей. Для 


газов под 

высоким давлением они 

сооружаются 

многослойными. 

Резервуары 

со 

сферическим покрытием крупнее по объёму 

(ёмкостьь до 50 0000 м 3 ) и предназначены 

для 


нефтепродуктов 

с плотностью 

до 0,9 т/м 3 и могут сооружаться в районах с 

сейсмичностью 

до 7 баллов 

и расчетной 

температурой не ниже –40° С. Резервуары имеют 

вместимость от 10 до 

50 тыс. м 3 . 

В зависимости от назначения, расположения 

резервуаров, подразделяются на подземные и 

наземные. 

Наибольшее 

энергообъектах 

распространение 

получили 

на 

сборные 

железобетонные 

цилиндрические резервуары. 

Разборные 

резервуары предназначены 

для 

нефтепродуктов 

при ликвидации 

аварийных 

разливов, а также плановых работ по очистке 

нефтяных 

амбаров, 

нефтехранилищ, 

прудов- 

для 

отстойников и т.п. Могут использоваться 

хранения запаса воды. 

Технологичес 

ское оборудование резервуарного 

парка состоит из огромного количества узлов, 

которые, 

в свою очередь, 


контролировать 

и диагностировать. Это 

хлопушки, 

дыхательные 

клапаны, фильтры, 

огнепреградители, пламяпреградители, патрубки, 

краны и т. д. 

Таким 


чтобы 

предотвратить 

аварийные 

ситуации, 

связанные 

с утечкой, 

разливом нефти, , которые неизбежно приводят к 

экологическим 

катастрофам, 

необходима 

своевременная, 

действенная 

система контроля. 

Такой системой являются неразрушающие методы 

контроля, 

в том числе 

визуальный 

и 

измерительный контроль. 

При 

визуальном 

осмотре 

обязательной 

проверке подлежат: состояние основногоо металла 

стенки, 

днища, , несущих элементов кровли, 

местные деформации, вмятины и выпучины, 

размещение патрубков на стенке резервуара, 


сварных 

соединений 


резервуаров 


уплотнения между 

понтоном 

резервуара. 

(плавающей 

крышей) 

и стенкой 

Особое внимание нужно обратить на: осмотр 

поверхности: на 

ее коррозионные повреждения, 

сварные соединения. 

Осмотр 

поверхности 

основного металла 

рекомендуется производить с наружной, а затем с 

внутренней стороны резервуара в следующей 

последовательности: 

На осматриваемой поверхности основного 

металла, 

выявляется 

наличие 

коррозионных 

повреждений, царапин, задиров, трещин, и других 

дефектов. Все выявленные дефекты подлежат 

измерению по глубине залегания, протяженности 

и в масштабе наносятся на эскизы. 

Коррозионны 

ые повреждения 

подлежат 

разграничению по их виду на: 

• равномерную коррозию 

(когда сплошная 

коррозия охватывает всю поверхность 

металла); 

• местную (при охвате отдельных участков 

поверхности); 

• язвенную, точечную и пятнистую 

в виде 

отдельных точечных и пятнистых язвенных 

поражений, в том числе сквозных. 

Глубину 

коррозии, 

раковин, 

измеряют 

образовавшихся 

штангенциркулем 

от 

или 

специальным приспособлением с индикатором 

часового типа. 

133


Контроль сварных соединений посредством 

визуального осмотра производится на 

соответствие их требованиям проекта, СНиП 

3.03.01-87, Визуальный осмотр сварных швов, 

измерения шаблонами их геометрических 

размеров проводятся в условиях достаточной 

освещенности с целью выявления следующих 

наружных дефектов: 

• несоответствия размеров швов требованиям 

проекта, СНиПа и стандартов; 

• трещин всех видов и направлений; 

• наплывов, подрезов, прожогов, незаваренных 

кратеров, непроваров, пористости и других 

технологических дефектов; 

• отсутствия плавных переходов от одного 

сечения к другому; 

• несоответствия общих геометрических 

размеров сварного узла требованиям проекта. 

Итогом работы стала разработка 

методического пособия по изучению и 

визуальному и измерительному контролю 

резервуаров для нефти и нефтепродуктов. 

Результаты работы будут использованы: 

• специалистам неразрушающего контроля, 

проходящим аттестацию в ФГНУ «НИИ 

ИН». 

• студентами кафедры ФМПК при изучении 

дисциплин «Визуальный и измерительный 

контроль», «Методы и средства измерений, 

испытания и контроля»; 


1. ГОСТ 8.346-2000 «Резервуары 

горизонтальные цилиндрические»- М.: ИПК 

Издательство стандартов, 2001.-89 с. 

2. РД 153-112-017-97 «Инструкция по 

диагностике и оценке остаточного ресурса 

вертикальных стальных резервуаров»- М.: 

"Нефть и газ", 1997.- 67 с. 

3. РД 08-95-95 «Положение о системе 

технического диагностирования сварных 

вертикальных цилиндрических резервуаров 

для нефти и нефтепродуктов »-М: «Недра» 

1996.-29 с. 

4. http://www.ogbus.ru/authors/Zakharov/zak_2.pd 

f 

ОБНАРУЖЕНИЕ СКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГАЗО- И 

ПРОДУКТОПРОВОДАХ РАДИОВОЛНОВЫМ МЕТОДОМ 

Курцевич С.С., Шиян В.П. 

Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр.Ленина 30 

Е-mail: nikol_ 112@ mail. ru 

Российская федерация– великое государство, 

которому нет равных в Мире по различным 

параметрам, в том числе и по занимаемой 

площади. И совершенно справедливо то, что 

Россия, обладает огромными запасами полезных 

ископаемых, размещенных в недрах такой 

гигантской территории. Среди природных 

богатств особо важную роль играют различные 

виды углеводородного сырья, которые успешно 

добываются как для внутренних потребностей 

государства, так и для продажи за рубеж. 

Добываемое сырье необходимо 

транспортировать от месторождений через 

длинную цепочку промежуточных звеньев к 

потребителям. Для этой цели используются 

трубопроводы. 

Природный газ, нефть и нефтепродукты, 

помимо внутреннего рынка, поставляются по 

трубопроводам в 25 стран СНГ, Балтии и Европы. 

Энергетическая безопасность ряда Европейских 

стран напрямую связана со снабжением нефтью и 

газом из России. В самой России природный газ 

фактически стал монотопливом, превысив 

критический уровень энергетической 

безопасности страны. 

Из всего вышесказанного следует, что 

трубопроводный транспорт является важнейшей 

составной частью топливно-энергетического 

комплекса страны. Поэтому эффективность и 

надежность функционирования нефтяной и 

газовой промышленности во многом зависят от 

надежной и безопасной работы трубопроводных 

систем. 

Для надежной и безопасной работы 

трубопроводов проводится диагностика их 

технического состояния. 

Среди прочих основных направлений 

диагностики нефте- и газопроводов, таких как: 

контроль качества сварных швов, выявление 

коррозионных повреждений, насущным 

представляется обнаружение зародившихся и 

развивающихся сквозных дефектов, приводящих к 

утечке продукта и крупным катастрофам. 

Из практики эксплуатации газо- и 

продуктопроводов известно, что если сквозной 

дефект представляет собой трещину, то 

разрушения трубопроводов обычно имеют 

большую протяженность, доходящую иногда до 

нескольких километров, и носят лавинный 

характер. Это еще раз подтверждает то, насколько 

134


важно получение достоверной и своевременной 

информации о состоянии трубопровода. 

Диагностика технического состояния, о 

которой было сказано выше, представляет собой 

комплекс работ, обеспечивающий получение 

информации о дефектах и особенностях 

трубопровода с использованием 

дефектоскопических приборов, в которых 

реализованы различные виды неразрушающего 

контроля; определение на основе этой 

информации наличия и характера дефектов; 

определение безопасных режимов эксплуатации 

трубопровода или необходимости его ремонта с 

точной локализацией мест проведения. 

Из определения видно, что важной 

составляющей технического диагностирования 

является дефектоскопический контроль. В 

настоящее время для обнаружения дефектов 

трубопроводов, вызванных потерей металла, 

таких, как точечная и общая коррозия, вырывы, 

царапины, а также дефектов типа расслоений, 

параллельных стенке трубы, при проведении 

внутренней инспекции трубопроводов 

применяются дефектоскопические аппараты. На 

основе полученной ими информации стало 

возможным проводить поверочные расчеты на 

прочность поврежденных указанными дефектами 

участков трубопровода и тем самым 

количественно оценивать параметры его 

технического состояния. На таких аппаратах 

используется несколько физических методов 

неразрушающего контроля (НК) трубопроводов, 

среди них такие, например, как телевизионный, 

магнитный, вихретоковый, ультразвуковой 

методы. 

Магнитный метод НК применяют для контроля 

изделий из ферромагнитных материалов, т.е. из 

материалов, которые способны существенно 

изменять свои магнитные характеристики под 

воздействием внешнего магнитного поля. 

Вихретоковый метод основан на анализе 

взаимодействия внешнего электромагнитного 

поля с электромагнитным полем вихревых токов, 

наводимых возбуждающей катушкой в 

электропроводящем объекте контроля. 

Ультразвуковой метод контроля 

трубопроводов состоит в том, что 

преобразователи излучают импульсы 

ультразвуковых колебаний, принимают и 

регистрируют сигналы, отраженные от 

внутренней и внешней поверхностей 

трубопровода, а также от поверхности дефектов, 

образовавшихся в трубопроводе. 

При строительстве газо- нефтепроводов 

основными методами контроля качества сварки 

являются 

визуально-измерительный, 

радиографический (рентгенография и 

гаммаграфия), ультразвуковой (ручной и 

автоматизированный) контроль. 

Для проведения диагностики магистральных 

трубопроводов обычно применяют внутритрубные 

дефектоскопические аппараты. Они состоят из 

одного или нескольких модулей, выполняющих 

функции транспортировки аккумуляторных 

батарей, аппаратуры используемого физического 

метода, регистрирующей аппаратуры и т.п. Для 

перемещения дефектоскопического аппарата 

внутри трубопровода обычно используется 

энергия текучей по трубопроводу среды. 

Специалистами Научно- исследовательского 

института Ядерной физики предложен новый 

перспективный способ обнаружения сквозных 

дефектов в газо- и продуктопроводах, 

защищенный патентом Российской федерации. 

Основной особенностью предлагаемого способа 

является то, что при его реализации сигнал, 

несущий информацию о наличии дефекта, активно 

формируется, в то время как в 

акустоэмиссионном, это пассивный процесс, 

подверженный влиянию большого числа 

факторов. 

1 – модулятор колебаний; 2 – генератор СВЧ; 

3 – вентиль; 4 – трансформатор типа волн; 

5 – газопровод; 6 – согласованная нагрузка; 

7 – антенна; 8 – детектор; 9 – усилитель; 

10 – осциллограф; 11 – персональный компьютер 

В практике известен радиоволновый метод 

обнаружений объектов и определения их 

положения в пространстве путем облучения их 

электромагнитной волной сверх высокой частоты 

(СВЧ), приема и обработки отраженного сигнала 

(активная радиолокация), либо в результате 

собственного излучения объекта (пассивная 

радиолокация). Предлагаемый способ схож со 

способом активной радиолокации в той части, 

которая также содержит генерацию СВЧколебаний, 

прием и обработку полезного сигнала. 

Однако он отличается от известного способа 

активной радиолокации тем, что объект (дефект) 

не облучается извне зондирующим импульсом и, 

соответственно, не отражает часть энергии. СВЧэнергия 

в виде волны заданного типа подается и 

распространяется по волноводу-трубопроводу, а 

затем ее часть излучается через сквозной дефект в 

свободное пространство. Этот излученный сигнал 

и является полезным сигналом, который 

необходимо зарегистрировать (обнаружить). 

Сигнал принимается приемной антенной, 

усиливается широкополосным усилителем 

высокой частоты (УВЧ) и подается на приемник, 

135


где преобразуется в импульсы промежуточной 

частоты (ПЧ), детектируется и уже в форме 

видеоимпульса подается на индикатор и в блок 

обработки информации. 

На индикаторе дефект визуально отображается 

в виде яркостной отметки в определенном 

азимутальном 

секторе. 

Блок 


автоматически 

выдает 

информацию 

об 

обнаружении и местоположении дефекта 

по 

каналу связи на диспетчерский пункт. Для 

обеспечения высокой 

чувствительности приемник 

настроенн на частоту генератора. 

Поскольку 

положение газопровода 

зафиксировано в пространстве, 

то координаты 

дефекта можно определить 

также 

топографическим 

путем, располагая 

знанием 

расстояния от антенны (приемника) 

до 

газопровода и азимутом дефекта, считанным с 

экрана индикатора и перенесенным на местность. 

Естественно, что при этом система координат 

индикатора сориентирована относительно сторон 

горизонта. 

СВЧ-генератор 

у трубопровода, а приемник с 

располагается 

непосредственно 

антенной 

относятся от трубопровода. 

Для обеспечения 

непрерывного 


состояния конкретного протяженного участка 

трубопровода, 

особенно 

вблизи 

населенных 

пунктов, , железнодорожных переездов, районов 

густой промышленной застройки приемник с 

антенной 

следует располагать как можно дальше 

от трубопровода 

при заданном угле сканирования 

приемной антенны. Максимальное удаление будет 

определяться 

(передатчика), 

мощностью 

чувствительностью 

генератора 

приемника, 

характеристиками 

антенны, 

параметрами 

ослабления 

СВЧ-знергии 

в трубопроводе- 

волноводе, в грунте, на дефекте (щели). 

и 

Для уточнения ряда технических моментов 

экспериментального подтверждения некоторых 

параметров в настоящее время производится 

изготовление 

действующего 

лабораторного 

макета - прототипа устройства, реализующего 

предложенный способ контроля газопроводов. 


: 

1 Технические 

средства диагностирования: 

Справочник/ В.В. Клюев, П.П. Пахоменко, 

В.Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. 

Клюева. – М.: Машиностроение, 1989 – 672 

с.,ил. 

2 Приборы для неразрушающего 


материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1/ 

под общ. ред. В.В. Клюева. – 2-е изд., 

перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986 

– 488с., ил. 

3 Патент РФ № 2020467 от 03.07.91 г. Способ 

обнаружения 

сквозных 


в 

трубопроводах/ А.П. Арзин, В.Л. Жуков, 

С.Ю. Левин, В.П. Овчинников, А.Ф. . Саяпин, 

Г.О. Фетисов, В.П. Шиян, Ю.Г. Штейн. 

АНАЛИЗ КАЧЕСТВАА ТЕСТОВ 

НА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЯХ 

ПО ИНФОРМАТИКЕ В ТПУ, 2006 

ГОД 

Лепустин А.В., Кацман Ю.Я. 


политехнический университет, 

, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: kim@ @tpu.ru 

Повышение качества обучения является одной 

из 

важнейших задач современного 

образовательного процесса. Одной из наиболее 

быстро развивающихся технологий обучения и 


являетсяя 

тестирование 

знаний. 

Естественно, 

что к качеству 

тестирующих 


предъявляются 

определенные 

(высокие) требования. Данная работа посвящена 

анализу качества предложенных абитуриентам 

тестирующих 


на вступительных 

экзаменах по информатике в Томском 

политехническом университете в 2006 году. 

Экзамен по информатике состоял из двух 

частей, включающих 25 заданий. 

Часть 

A 

содержала 11 тестовых заданий базового и 

повышенного уровней с выбором 

ответа. Часть B 

содержит 

14 заданий повышенного уровня с 

кратким открытым ответом. Испытуемым было 

предложено 6 параллельных вариантов тестов. 

Анализ результатов проводился на 

малой 

репрезентативной 

выборке 

абитуриентов 

технических специальностей. В соответствии с 

методикой оценки качества тестов, вес каждого 

решенного задания принят 

равным единице, 

нерешенного – нулю. Количество студентов, 

набравших 

в результате 

тестирования 

соответствующеее 

иллюстрируется 

рис. 1. 

количеств 

баллов, 

136



ение 

; 

Рис. 1. Распредел индивидуальных баллов 

X =16.877 , 

3S x =14.072 . 

испытуемых 

На основании имеющейся выборки получены 

точечныее оценки распределения: 

N 

∑ X i 

i= 

1 

X = 

средний тестовый 

балл: N 

= 16.877 

; 

N 

2 

∑ 

( X i − X ) 

2 i= 

1 

S x = 

дисперсия: 

N −1 

= 

22.0 

S 

стандартное отклонение: 

x 

= S 2 x 

= 4.7 

; 


асимметрии: 

N 

3 

∑ (X 

i - X) 

i= 

1 

Sk 

= 

= −0.283 

3 

S 

x ⋅ N ; 


эксцесса: 

N 

4 

∑(X 

i - X) 

i= 

1 

Ex = 

− 3 = −0.908 

4 

S 

x ⋅ N 

. 

Данное 


имеет 

четко 

выраженный унимодальный вид, мода приходится 

на интервал 15-18 баллов. Средний тестовый балл 

попадает 

в середину 

интервала 

моды, что 


определить 

устойчивое 

среднее 

значениее баллов, которое принимается в качестве 

одной из репрезентативных норм выполнения 

теста. Кроме того, 

максимум 

довольно 

значительно смещен 

вправо относительно 

50% 

баллов (12.5). Смещение среднего значения (и 

максимума) вправо говорит о слишком легкой 

подборке 

заданий теста [1], что 

подтверждается 

анализом 

трудности 

заданий. Коэффициент 

трудности 

заданий вычислялсяя по формуле: 

( N ) 

( K T 

) 

1 j 

j 

= 

N 

( N ) 

, где 

1 j 

– количество 

испытуемых, выполнивших верно 

j-е задание, , N – 

общее количество испытуемых. 

Полученные 

результаты представлены на рис. 2. 

Рис. 2. Распределение коэффициента труд- 

ности заданий 

В теории тестирования дисперсия служит 

показателем 

дифференцирующей 

способности 

теста. Замечено, что при 

выполнении 

соотношения 

X ≈ 3S x 

дисперсия 

считается 

оптимально высокой [1]. Тогда 

как в нашем 

случае: 

Как видно, различие довольно существенно, то 

есть можно сделать вывод о достаточно слабой 

вариации баллов 

испытуемых – такая ситуация 

могла быть вызвана низкой трудностью заданий, 

что было показано ранее. 

Наряду с точечными оценками проведено 

интервальное 

оценивание качества тестовых 

материалов. В методиках оценки качества тестов 

используется 

правило «трех 

сигм», которое 

сравнивает полученные эмпирические данные с 

теоретическим (гауссовым) распределением. 


интервального 

оценивания 

приведены в табл. 1. 

Таблица 1. Проверка качества методом «трех 

сигм» 

Диапазон, 

Теор., 

Эмпир., 

|∆| 

баллы % % 

X ± S x 

(12.18; 21.58) 68.26 63.2 5,06 

X (7.48; 26.28) 

95.44 98.2 2,76 

±2Sx 

X 

99.72 100.0 0,28 

±3Sx (2.78; 30.98) 

Совпадение 

интервальных эмпирических и 

теоретических оценок можно признать очень 

хорошими (болеее 95%). 

Для 

оценки 

связи между результатами 

выполнения 

различных заданий теста 

используется коэффициент корреляции Пирсона. 

Считая 

каждое задание теста независимым, 

следует ожидать, что коэффициент корреляции 

должен быть близок к нулю (линейная связь 

заданий отсутствует). Однако в итоговых тестах 

различные задания связаны по темам, что 

должно 

сказаться 

на достаточно высоком значении 

коэффициента корреляции. 

В работе были вычислены показатели связи 

между 

результатами 

выполнения 

студентами 

различных пар заданий, для чего использован 

преобразованный 


Пирсона (φ ij ), 

вычисляемый по дихотомическим данным 

[1]: 

pij 

− 

p 

j 

⋅ pi 

ϕ 

ij 

= 

p 

j 

⋅ pi 

⋅ q 

j 

⋅ qi 

, где: 

p ij – доля 

испытуемых, 

выполнивших 

правильно оба задания; 

p i – доля 



правильно толькоо i-е задание; ; 

q i – доля 



неправильно i-е задание; q i =1-p i 

p j – доля 



правильно толькоо j-е задание; ; 

q j – доля 



неправильно j-е задание; q j =1-p j 

Фрагмент 

полученной 

матрицы 

коэффициентов 

корреляции заданий приведен в 

табл. 2 

137


Таблица 2. Матрица коэффициентов Пирсона 

A_9 A_10 A_11 B_1 B_2 

A_3 0,04 0,49 0,32 0,54 0,33 

A_4 0,09 0,19 0,05 0,07 0,10 

A_5 0,18 0,16 0,16 0,17 -0,09 

A_6 -0,05 0,02 0,13 0,05 0,04 

Анализ значений коэффициентов корреляции 

позволяет выделить ряд заданий, в которых 

присутствуют отрицательные значения, 

указывающие на отсутствие логической связи их 

содержания с содержанием других заданий теста. 

Поэтому было принято решение задания А_1 и 

А_6 исключить из теста, а задания А_2, А_5 и 

В_5, в которых наблюдались единичные 

отрицательные значения коэффициента 

корреляции, – переработать. 

Рекомендуемое значение коэффициента 

корреляции не должно превышать 0.3 [1]. Однако 

в дисциплине "Информатика" существуют два 

основных раздела: булева алгебра и системы 

счисления. Материалы остальных разделов в 

большой степени связаны с ними. Поэтому 

значение коэффициента корреляции, не 

превосходящее 0.5 будем считать нормальным. 

Валидность заданий определяется методом 

подсчета коэффициента точечно-бисериального 

коэффициента (ТБК) корреляции отдельных 

заданий теста[1]: 

( X 

1 

) − ( X 

0 

) ( N1 

) ⋅ ( N 

0 

) 

j 

j 

j j 

( rbis 

) 

j 

= 

⋅ 

S 

x 

N ⋅ ( N −1) 

, где: 

( X 1 

) j 

– средний балл испытуемых, 

выполнивших верно j-е задание; 

( X 0 

) j 

– средний балл испытуемых, 

выполнивших неверно j-е задание; 

( N 1 

) j 

– количество испытуемых, 

выполнивших верно j-е задание; 

( N 0 

) j 

– количество испытуемых, 

выполнивших неверно j-е задание; 

Часть результатов вычислений ТБК приведена 

в табл. 3 

Табл. 3. Значения ТБК корреляции 

по отдельным заданиям. 

№ 

задания 

ТБК 

Раздел 

A 

Раздел 

B 

1 0.13 0.53 

2 0.37 0.51 

3 0.61 0.53 

6 -0.07 0.50 

9 0.34 0.51 

10 0.62 0.61 

В целом задание можно считать валидным, 

когда значение r bis = 0,5 [1]. Этому требованию 

соответствуют 13 заданий. Семь заданий можно 

признать неудачными, так как значение 

соответствующего им r bis менее 0,35. Над 

остальными 5 заданиями будет производиться 

дальнейшая работа. 

В настоящее время создается банк тестовых 

заданий для его дальнейшего использования в 

материалах вступительных испытаний в форме 

тестирования в ТПУ. 


1. Челышкова М.Б. Теория и практика 

конструирования педагогических тестов – 

М.: Логос, 2002. – 432 с. 

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВИЗУАЛЬНОГО И ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО 

КОНТРОЛЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ОПАСНЫХ 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ 

Мартюшева Н.В., Калиниченко Н.П., 


Нефтегазовый комплекс играет важную роль в 

современной национальной экономике 

Российской Федерации. Значение нефтегазового 

сектора экономики обусловлено многими 

причинами, начиная от общемировых тенденций, 

заключающихся в повышении роли этих 

энергоносителей и энергоемкости хозяйственной 

деятельности, и заканчивая известными фактами 

новейшей истории России, обусловившими 

разрушение многих отраслей обрабатывающей 


Сегодня можно констатировать, что 

российская экономика является на определенный 

период времени ресурсно-ориентированной. Но к 

этому факту не следует относиться слишком 

негативно, так как в нем содержится и 

возможность дальнейшего развития национальной 

экономики. Именно нефтегазовый комплекс дает 

наиболее существенный вклад во внутренний 

валовой продукт, именно от него идет большая 

часть бюджетных поступлений. И интенсивное 

развитие нефтегазового комплекса естественным 

образом сказывается на развитии всей экономики 

138


в целом. Поступающая из нефтяных и газовых 

скважин продукция не представляет собой чистую 

нефть и газ. Вместе с нефтью из скважины 

поступает пластовая вода, попутный газ, твердые 

частицы механических примесей. Природный газ, 

добываемый на газовых месторождениях, 

содержит повышенное количество влаги, а также 

твердые частицы. В таком виде нефть и газ 

транспортировать по трубопроводам потребителю 

недопустимо. 

Перед 

нефтегазодобывающей 

промышленностью стоит задача строго 

соблюдения требований по охране окружающей 

среды при разработке нефтяных и газовых 

месторождений. 

Ежегодно по трубопроводам отрасли 

перекачиваются сотни миллионы кубометров 

нефти, газа и технологических жидкостей, 

содержащих в больших количествах такие 

коррозионные компоненты, как сероводород, 

двуокись углерода, ионы хлора. 

Из-за высокой агрессивности 

транспортируемых сред сроки службы 

трубопроводов и оборудования значительно ниже 

нормативных и составляет от 2 до 15 лет. 

Нефтегазодобывающие управления за период 

эксплуатации месторождений производят 

многократную замену трубопроводов и 


Разработка методических пособий по 

изучению оборудования, контролируемого 

специалистами неразрушающего контроля, в том 

числе и визуального и измерительного контроля 

позволит им достаточно оперативно получить 

необходимые знания по оборудованию 

газонефтепродуктопроводов и надежнее 

проводить визуальный и измерительный контроль 

По своему назначению трубопроводы можно 

разделить на следующие группы: 

промысловые — соединяющие скважины с 

различными объектами и установками подготовки 

нефти на промыслах; 

магистральные (МН) — предназначенные для 

транспортировки товарной нефти и 

нефтепродуктов (в том числе стабильного 

конденсата и бензина) из районов их добычи (от 

промыслов), производства или хранения до мест 

потребления (нефтебаз, перевалочных баз, 

пунктов налива в цистерны, нефтеналивных 

терминалов, отдельных промышленных предприятий 

и НПЗ). Они характеризуются высокой 

пропускной способностью, диаметром 

трубопровода от 219 до 1400 мм и избыточным 

давлением от 1,2 до 10 МПа; 

технологические — предназначенные для 

транспортировки в пределах промышленного 

предприятия или группы этих предприятий 

различных веществ (сырья, полуфабрикатов, 

реагентов, а также промежуточных или конечных 

продуктов, полученных или используемых в 

технологическом процессе и др.), необходимых 

для ведения технологического процесса или 

эксплуатации оборудования. 

В состав магистральных нефтепроводов входят: 

линейные сооружения, головные и 

промежуточные перекачивающие и наливные 

насосные станции и резервуарные парки (рисунок 

1). 

Основные элементы магистрального 

трубопровода сваренные в непрерывную нитку 

трубы, представляющие собой собственно 

трубопровод. 

Для создания и поддержания в трубопроводе 

напора, достаточного для обеспечения 

транспортировки нефти, необходимы 

нефтеперекачивающие станции. Основное 

назначение каждой нефтеперекачивающей 

станции состоит в том, чтобы забрать нефть из 

сечения трубопровода с низким напором, с 

помощью насосов увеличить этот напор и затем 

ввести нефть в сечение трубопровода с высоким 

напором. 

Нефтеперекачивающие (насосные) станции 

подразделяются на головные (ГНПС) и 

промежуточные (ПНПС). Головная 

нефтеперекачивающая станция предназначена для 

приема нефти с установок ее подготовки на промысле 

или из других источников и последующей 

закачки нефти в магистральный нефтепровод. 

Промежуточные станции обеспечивают 

поддержание в трубопроводе напора, достаточного 

для дальнейшей перекачки. 

Объекты, входящие в состав ГНПС и ПНПС, 

можно условно подразделить на две группы: 

первую - объекты основного (технологического) 

назначения и вторую - объекты вспомогательного 

и подсобно-хозяйственного назначения. 

К объектам первой группы относятся: 

резервуарный парк; подпорная насосная; узел 

учета нефти с фильтрами; магистральная 

насосная; узел регулирования давления и узлы с 

предохранительными устройствами; камеры пуска 

и приема очистных устройств; технологические 

трубопроводы с запорной арматурой. 

К объектам второй группы относятся: 

понижающая электроподстанция с 

распределительными устройствами; комплекс 

сооружений, обеспечивающих водоснабжение 

станции; комплекс сооружений по отводу 

промышленных и бытовых стоков; котельная с 

тепловыми сетями; инженерно-лабораторный 

корпус; пожарное депо; узел связи; механические 

мастерские; мастерские ремонта и наладки 

контрольно-измерительных приборов (КИП); 

гараж; складские помещения; административнохозяйственный 

блок и т.д 

Неотъемлемой частью системы магистрального 

нефтепровода являются резервуарные парки, 

которые служат для обеспечения основного 

технологического процесса — надежной и 

139


бесперебойной перекачки нефти по нефтепроводу. 

Резервуарные парки необходимы: 

-для приема нефти от добывающих 

предприятий; 

-для учета нефти; 

-для обеспечения заданных свойств нефти, 

включая возможное компаундирование; 

-для компенсации неравномерности приемаотпуска 

нефти. 

Резервуарные парки ГНПС предназначены для 

создания запасов нефти с целью обеспечения 

бесперебойной работы трубопровода в случае 

прекращения или неравномерной поставки нефти 

с промысла, а также для приема нефти при 

аварийных или плановых остановках перекачки. 

Резервуарные парки на НПС сооружают в случаях 

если эти станции находятся в пунктах подкачки 

нефти или местах разветвления (соединения) 

нефтепроводов. При последовательной перекачке 

разносортных нефтей резервуарные парки обеспечивают 

накопление партии каждой нефти в 

объеме, достаточном для перекачки. 

Резервуарными парками в конце нефтепровода 

служат сырьевые парки нефтеперерабатывающих 

заводов, парки перевалочных нефтебаз или наливных 

пунктов. 

Для оценки технического состояния элементов 

и узлов оборудования применяют различные 

методы неразрушающего контроля. Среди них 

важное место занимает визуально-измерительный 

контроль. Его выполняют до проведения контроля 

материалов и сварных соединений другими 

методами неразрушающего контроля, а также 

после устранения дефектов. 

Визуальный и измерительный контроль 

проводят в соответствии с операционной 

технологической картой контроля. 

Технологическая карта являются основными 

рабочими документами, в соответствии с 

которыми выполняется НК. От их качества, 



большей степени зависит эффективность 

неразрушающего контроля. 


по неразрушающему контролю. Они должны быть 


том числе специалистами по визуальноизмерительному 

контролю соответствующего 


В Независимом органе по аттестации 

персонала в области неразрушающего контроля 

ФГНУ «НИИ ИН» функционирует 

Аттестационный региональный центр для 



капиллярному, магнитному (МК), 


радиационному (РК). Помимо этого, в Томском 

политехническом университете ведется обучение 

студентов по специальности 200102 “Физические 

методы приборов контроля и качества”. 

В связи с тем ,что ежегодно появляются новые 

нормативные документы по неразрушающему 

контролю необходимо учитывать новые 

требования и вводить эту информацию в 

методические и контролирующие материалы при 

аттестации специалистов в том числе и по 

визуальному и измерительному контролю. 


1 А.Г Гумеров, Р.С. Гумеров,А.М. Акбердин. 

Эксплуатация 

оборудования 

нефтеперекачивающих станций – 

М:Недра,2001.-306с. 

2 Г.Г Васильев, Г.Е. Коробков, А.А. Коршак. 

Трубопроводный транспорт нефти-М: Недра 

2002-407с. 

3 Ф.М.Мустафин,Л.И.Быков,А.Г.Гумеров. 

Промысловые трубопроводы и 

оборудование- М: Недра, 2003-662с. 

ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЙТИНГОВЫМИ 

ПОКАЗАТЕЛЯМИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ВУЗА 

Матюшенкова Н.А., Шаповалов А.В. 

Юргинский технологический институт Томского политехнического университета, 

Россия, г.Юрга, ул. Ленинградская, 26 

E-mail: matyushenkova@mail.ru 

Интеграция российского высшего образования 

в международное образовательное пространство 

усиливает роль рейтинговой система оценки 

результатов деятельности как количественных 

характеристик состояния деятельности вузов и их 

структурных подразделений. 

Эволюция концептуальных подходов к 

финансовому обеспечению деятельности вузов [1] 

имеет тенденцию постепенного увеличения 

значимости инструментов внутривузовского 

организационного управления и усиление роли 

оптимального управления ресурсами, в том числе 

финансовыми. Важным инструментом мотивации 

140


работы подразделений вуза является управление 

уровнем их финансирования. 

Исследование этой проблемы проводилось 

разными авторами. В частности, в [2], 

рассматривалась модель в которой, 

максимизировалась целевая функция, 

характеризующая качество учебного процесса. В 

этом же контексте в работе [3], рассматривалось 

методика стимулирования профессорскопреподавательского 

состава в зависимости от 

рейтинга. В работах [4,5] рассматривались методы 

распределения средств между подразделениями 

вуза пропорционально учебной нагрузке, 

пропорционально количеству студентов 

обучающихся платно. 

В работе проведено исследование 

динамической самосогласованной модели 

рейтинговых показателей и уровня 

финансирования подразделений вуза. Качественно 

исследована динамика финансирования при 

различных значениях параметров модели и 

начальных условиях. 

Рейтинг подразделения вуза – интегральный 

показатель, отражающий эффективность 

основных процессов реализуемых 

подразделениями вуза. Рейтинговая оценка 

деятельности подразделений вуза является одним 

из элементов системы мониторинга качества 

образования в вузе, что отмечалось в частности в 

работе [6]. 

В данной работе в качестве рейтингового 

показателя рассматривается интегральный 

(глобальный, согласно [7]) показатель, 

отражающий эффективность следующих двух 

факторов, характеризующих деятельность 

структурных подразделений вуза, - потенциал и 

активность. Методика определения рейтинговых 

показателей учебных подразделений 

университета, разработанная в [7] в соответствии 

с нормативными документами [8]. 

В структуре входящих денежных потоков 

государственного учебного заведения, можно 

выделить два основных источника: бюджетное 

финансирование и внебюджетное 

финансирование. Первое осуществляется в двух 

направлениях: финансирование образовательной 

деятельности и финансирование научных 

исследований вуза. Платное обучение студентов 

различных форм, выполнение научноисследовательских 

и опытно-конструкторских 

разработок, оказание дополнительных платных 

услуг (платные курсы для абитуриентов, курсы 

повышения квалификации, консультационные 

услуги) является основным источником 

внебюджетных средств. 

Показатели приведенной структуры 

финансовых потоков учебного заведения разделим 

на две группы: консервативные и вариативные. К 

первым отнесем те, на которые вуз не может 

повлиять непосредственно, или они поддаются 

влиянию через длительный промежуток времени. 

Например, к группе консервативных показателей 

можно отнести размер бюджетного 

финансирования обучения студентов. 

К группе вариативных показателей относится, 

например, плата за обучение, вносимая 

студентами, обучающимися за счет собственных 

средств. Причем размер финансирования зависит 

от количества студентов и стоимости обучения 

одного студента. В случае роста стоимости 

обучения при постоянном количестве студентов, 

полученные средства могут направляться на 

доплаты преподавателям, финансирование 

функциональной составляющей деятельности вуза 

и формирование резервного фонда, так как 

остальные показатели зависят от количества 


Одним из инструментов управления 

деятельностью подразделений высшего учебного 

заведения является финансовое обеспечение, 

увеличение которого должно положительно 

сказываться на результатах, т.е. рейтинге. 

Интеллектуальный потенциал и активность ППС 

вуза являются «основным производителем» 

рейтинга. Одним из методов мотивации ППС в 

повышении активности выступает 

дополнительное материальное стимулирование, 

которые позволят снизить текучесть кадров и 

повысить заинтересованность ППС в результатах 

деятельности кафедры и вуза в целом, и как 

следствие повышению потенциала и активности. 

Рассматривая финансирование как 

управляющий параметр необходимо учитывать, 

что любой коллектив (в частности, подразделение 

вуза) обладает естественными ограничениями 

повышения эффективности своей деятельности. К 

числу важных факторов, определяющих эти 

ограничения, можно отнести квалификацию 

членов коллектива, эффективность 

кооперативного поведения, что характеризует 

коллектив как команду и др. Изменение рейтинга 

подразделения учебного заведения 

характеризуется медленным возрастанием при 

первоначальных небольших объемах 

финансирования в силу естественной стартовой 

инерции. Затем, по мере увеличения объемов и, 

соответственно, активизации потенциальных 

возможностей подразделения, рост рейтинга 

ускоряется. Наконец, по мере достижения 

максимума реализации потенциала 

подразделения, рост рейтинга замедляется, 

демонстрируя эффект насыщения [9]. 

Результаты рейтинговой оценки могут 

применяться в качестве критерия 

внутривузовского распределения средств. 

Рассмотрим случай распределения средств между 

структурными подразделениями (кафедрами) по 

принципу предпочтения [10]. В качестве 

количественного критерия выбирается значение 

рейтинга подразделения учебного заведения [11]. 

141


Анализ полученных результатов позволяет 

сделать вывод, что при различных значениях 

параметров система выходит на стационарное 

состояние в результате апериодического 

переходного процесса. Время переходного 

процесса различно для подразделений и зависит 

от начальных параметров задачи. 

Изменение параметров модели: общего объема 

финансирования, первоначальных объемов 

финансирования подразделений, а также 

характеристик подразделений (потенциала и 

активности), приводит к изменению структуры 

конечного стационарного состояния системы. 

Анализ структуры возможных стационарных 

состояний позволяет сделать вывод, что в 

зависимости от параметров задачи состояния 

могут быть существенно различными. 

Рост общего объема финансирования приводит 

к качественному изменению тенденций: с ростом 

общего объема финансирования сближаются 

стационарные состояния системы и сокращается 

время переходного процесса. 

Существует критическое значение начального 

финансирования при котором конечное состояние 

качественно изменяется. Подразделения с 

высокими качественными показателями 

потенциала и активности могут оказаться в 

состоянии низкого финансирования при 

заниженном значении начального 

финансирования. 

Полученная модель позволяет исследовать 

тенденции распределения финансирования между 

подразделениями вуза при различных параметрах, 

характеризующих систему. 


1. Гринь А.М. Эволюция научных взглядов и 

практики организации финансового 

обеспечения вузов// Университетское 

управление: практика и анализ. 2005. - С. 81- 

86 

2. Нестеров В.Л. Модель финансового 

управления учебным процессом вуза / В.Л. 

Нестеров, В.И. Радченко // Университетское 

управление: практика и анализ. 2004. № 

3(32). С. 68-76. 

3. Мельничук Д.А., Ибатуллин И.И., Шостак 

А.В. Рейтинг субъектов деятельности 

национального аграрного университета 

Украины // Университетское управление: 

практика и анализ. 2004. № 3(31). С. 44-58. 

4. Востриков А.С., Пустовой Н.В., Гринь А.М. 

Механизм практической реализации 

внутривузовских производственноэкономических 

отношений // 

Университетское управление: практика и 

анализ. - 1998. - № 2(5). С.14-21. 

5. Кельчевская Н. Р. Механизм распределения 

внебюджетных средств, полученных от 

образовательной деятельности, внутри вуза / 

Н. Р. Кельчевская, С. Л. Шкавро // 

Университетское управление: практика и 

анализ. - 2002. – № 4(23). С. 60-64. 

6. Никитина Н. Ш. Рейтинговая оценка 

деятельности факультетов как элемент 

системы мониторинга качества образования в 

университете // Университетское управление: 

практика и анализ. - 2003. – № 4(27). С. 62- 

70. 

7. Положение о рейтинге учебных 

подразделений (факультетов/институтов, 

кафедр) и специальностей Томского 

политехнического университета от 09 января 

2004 года. 

8. Приказ Минобразования РФ от 26 февраля 

2001 г. N 631 «О рейтинге высших учебных 

заведений» (с изменениями от 19 февраля 

2003 г.) 

9. Матюшенкова Н.А., Шаповалов А.В. 

Исследование влияния объема 

финансирования подразделения вуза на его 

рейтинг// Математика. Компьютер. 

Образование: Сб. научных трудов. Том. 1/ 

Под ред. Г.Ю.Ризниченко. - М.-Ижевск: НИЦ 

"Регулярная и хаотическая динамика". 2006. - 

С. 326-333. 

10. Занг В. - Б. Синергетическая экономика. 

Время и перемены в нелинейной 

экономической теории. - М.: Мир, 1999. - 

С.91-92. 

11. Матюшенкова Н.А., Шаповалов А.В. 

Исследование влияния рейтингов 

подразделений вуза на объем их 

финансирования в условиях конкуренции 

//Прогрессивные технологии и экономика в 

машиностроении: Труды IV Всероссийской 

науч.-практ. конф. с сеждународным 

участием. В2-х т. - ЮТИ ТПУ, Юрга: Изд. 

ТПУ, 2006.- Т.2. – с.33-34. 

142


ОБ ОРГАНИЗАЦИИ И ПОРЯДКЕ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ 

ИЗМЕРЕНИЙ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ 

Махова Ю.Ж., Хамханова Д. Н. 

Восточно-Сибирский государственный технологический университет 

г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40а 

E-mail: metrolog@eestu.ru 

Одним из главных задач в системе образования 

является измерение качества образовательных 

услуг. Естественно, что при измерении качества 

образовательных услуг невозможно применять 

инструментальные методы. Поэтому, одним из 

основных методов измерения качества образовательных 

услуг являются экспертные методы – 

способы вынесения суждения, использующие 

обобщенный опыт и интуицию специалистов. 

Однако, результаты экспертных измерений в 

определенной степени субъективны, зависят от 

квалификации экспертов, условий проведения 

экспертных измерений, алгоритмов обработки 

результатов экспертиз, процедуры проведения 

экспертных измерений и т.п. 

В этих условиях трудно говорить о достоверности 

и сопоставимости результатов экспертных 

измерений в системе образования. 

Поэтому возникает актуальная задача повышения 

достоверности и точности экспертных измерений 

в системе образования. 

Одним из способов достижения достоверности 

экспертных измерений образовательных услуг 

является создание единых требований к 

квалификации экспертов, правильная и грамотная 

организация экспертных измерений. 

Сегодня, в области проведения экспертных 

измерений качества промышленной продукции 

разработана «Методика проведения экспертных 

измерений для оценки качества продукции» [1], 

где прописаны требования к экспертам, порядок 

организации экспертных измерений, методика 

определения весовых коэффициентов показателей 

качества и их комплексирования. 

Совокупность этих требований регламентированных 

в «Методике применения экспертных 

методов для оценки качества продукции» 

подразделяются на четыре группы: 

информированность, заинтересованность в результатах 

экспертизы, деловитость и объективность. 

Естественно, что эти требования является 

общими для всех экспертов. 

Информированность 

эксперта 

распространяется на объект оценки качества 

(профессиональная информированность) и 

методологию оценки (квалиметрическая 

информированность). 

Здесь мы под профессиональной информированностью 

будем понимать знание: 

- истории развития измеряемой образовательной 

услуги – изменение ее свойств и 

показателей качества; 

- процесса оказания образовательных услуг; 

- значений показателей качества образовательных 

услуг, оказываемых в России и за 

рубежом; 

- перспектив развития образовательных услуг; 

- научно-исследовательских и научнометодических 

работ, которые могут привести 

к изменению показателей качества образовательных 

услуг; 

- требований потребителей, условий и 

характера оказания услуг. 

Под квалиметрической информированностью 

подразумевается четкое понимание экспертом: 

- подходов к измерению качества продукции и 

услуг; 

- методов оценки качества, особенно экспертных; 

- вопросов построения измерительных шкал. 

Заинтересованность эксперта в результатах 

экспертизы зависит от ряда факторов: 

- степени загруженности эксперта основной 

работой, с которой, как правило, 

совмещается экспертиза; 

- возможности использования полученных 

результатов; 

- целей экспертизы; 

- характера выводов, которые могут быть 

сделаны по результатам оценки качества; 

- индивидуальных особенностей эксперта. 

По деловитостью эксперта понимаются: 

- собранность, подвижное и эластичное внимание, 

которые позволяют быстро 

переключаться с оценки одного показателя 

на оценку другого; 

- контактность – умение работать с людьми 

при решении задачи в конфликтной 

ситуации; 

- нонконформизм – способность 

противостоять мнению большинства при 

уверенности в своей правоте. 

Объективность эксперта рассматривают, как 

способность учитывать только ту информацию, 

которая определяет удовлетворение потребности 

данной услугой. Необъективность эксперта 

заключается в завышении или занижении оценок 

качества услуги по причинам, не имеющим отношения 

к качеству. 

Перечень этих требований является неполным. 

Совершенно очевидно, что необходимо установить 

компетентность и профессиональную пригодность 

экспертов более объективными мето- 

143


дами на основе количественной оценки показателей 

качества экспертов. 

К таким показателям относятся: самооценка, 

взаимная оценка, погрешность и степень надежности 

экспертов. 

Самооценка экспертов состоит в том, что эксперт 

в строго ограниченное время отвечает на 

вопросы специально составленной анкеты, в результате 

чего быстро проверяет свои 

профессиональные знания и деловые качества. 

Оценка дается в балльной системе. 

При наличии опыта совместной работы может 

быть определена взаимная оценка экспертов также 

в балльной системе. 

Для определения погрешности эксперта 

сегодня существует два подхода. Первый 

заключается в том, что за погрешность эксперта 

принимается отклонение результатов измерения 

отдельного эксперта от среднего арифметического 

значения результата измерения экспертной 

комиссией. 

Во втором подходе, за погрешность эксперта 

принимается отклонение результата измерения 

отдельного эксперта от истинного значения 

измеряемого показателя качества, определяемая 

при решении тестовых задач. Здесь за истинное 

значение принимается эталон ответа тестовой 

задачи. Второй подход является наиболее 

предпочтительным при определении погрешности 

эксперта. 

При наличии сведений о результатах работы 

эксперта в других экспертных группах критерием 

его квалификации служит степень надежности 

экспертов – отношение числа случаев, когда 

мнение эксперта совпало с результатами экспертизы, 

к общему числу экспертиз, в которых он 

участвовал [2]. 

Вопрос выбора экспертов является наиболее 

важным этапом проведения экспертных измерений. 

Как точность результата инструментальных 

измерений зависит от точности средств 

измерений, так и объективность, точность и 

надежность экспертных измерений зависит от 

квалификации экспертов, проводящих экспертизу. 

Поэтому, для обоснованного выбора экспертов 

желательно все вышеперечисленные показатели 

качества экспертов разделить на две группы: 

- показатели качества экспертов, 

определяемые на первом этапе (туре) отбора 

экспертов; 

- показатели качества экспертов, 

определяемые на заключительном этапе 

(туре) отбора экспертов [3]. 

По всей вероятности на первом этапе выбора 

экспертов должны учитываться такие показатели, 

как информированность, деловитость, объективность 

и заинтересованность в результатах 

экспертизы. Соответствие экспертов, этим 

требованиям могут быть установлены на основе 

анкетирования и интервьюирования. На втором 

144 

этапе должны учитываться – самооценка, 

взаимная оценка экспертов, погрешность и 

надежность эксперта. 

На заключительном этапе подготовки 

экспертной комиссии согласованность мнений 

экспертов, включенных в ее состав, определяется 

по общему для всей комиссии показателю 

качества – коэффициенту конкордации 

12 S 

W = 

2 3 

n ( m − m ) 

(1) 

где S – сумма квадратов отклонений суммы 

рангов каждого объекта экспертизы от среднего 

арифметического ранга; n – число экспертов; m – 

число объектов экспертизы. 

В зависимости от степени согласованности 

мнений экспертов коэффициент конкордации 

может принимать значения от единицы (при 

полном единодушии) до нуля (при отсутствии 

согласованности). 

При достаточной согласованности мнений 

экспертов (значение коэффициента конкордации 

больше или равно 0,75) приступают к проведению 

экспертных измерений. 

При проведении экспертных измерений очень 

важно исключить влияющие факторы на результат 

измерения. К таковым относятся, несомненно, 

условия проведения измерений. Здесь 

под условиями проведения измерений понимается 

не только температура, влажность, атмосферное 

давление, шум и т. п., привычные для инструментальных 

измерений условия, но и психологические 

факторы, как давление на членов 

экспертной комиссии, просьбы, навязывание своих 

мнений, отвлечение внимания экспертов и т.д. 

Следовательно, необходимо создать все 

необхо-димые условия для получения 

независимых результатов измерений. Для 

исключения этих факторов, в первую очередь, 

технические работники, проводящие экспертизу, 

не должны высказывать свои суждения о его 

ответах, тем самым, внушая свое мнение по 

данному вопросу. Во-вторых, желательно, чтобы 

эксперты работали в разных кабинетах, чтобы 

исключить взаимное обсуждение по данному 

вопросу. В-третьих, при проведении экспертных 

измерений не должны находиться посторонние 

лица. 

Выводы: 

В целях обеспечения достоверности и точности 

экспертных измерений образовательных услуг при 

организации экспертных измерений необходимо: 

- проводить обоснованный выбор экспертов, 

на основе их характеристик (показателей 

качества); 

- стандартизировать показатели качества 

экспертов для обеспечения единообразия в 

выборе экспертов; 

- допускать экспертную комиссию к работе 

только при достаточной степени 

согласованности экспертов;


- необходимо создать нормальные условия 

работы экспертов. 


1. Методика применения экспертных методов 

для оценки качества продукции. М.: Изд-во 

стандартов, 1975. 54 с. 

2. Шишкин И. Ф., Станякин В. М. Квалиметрия 

и управление качеством: Учеб. для вузов. 

М.: Изд-во ВЗПИ, 1992. 

3. Хамханова Д. Н. Основы квалиметрии: Учеб. 

пособие. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2000. 

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА ПИКЕЛЕВАНИЯ 

В МЕХОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

Медведева Е.Г., Шалбуев Д.В. 

Восточно-Сибирский государственный технологический университет 

E-mail: medvedevaLG84@mail.ru 

Качество мехового производства регулируется 

совокупностью всех входящих в технологический 

цикл процессов. Недостатком современной 

технологии является большой объем 

водопотребления, связанный с сохранением 

желаемых свойств волосяного покрова при 

обработке. 

Применение новых методов выделки мехового 

сырья может значительно уменьшить объем 

водопотребления и сократить поступление 

загрязняющих веществ в нативные водные 

объекты. 

Что касается процесса пикелевания, то для 

повышения его эффективности выделяют 

следующие направления: расширение области 

применения органических кислот, снижение 

расхода соли в рабочей ванне, поштучная 

обработка намазным способом и др. /1/. 

Перечисленные параметры управляемы, 

поэтому их внедрение позволит увеличить 

рентабельность производства при сохранении 

качества выпускаемой продукции. 

В данной работе исследуется 

биотехнологический способ пикелевания 

мехового сырья на основе вторичных продуктов 

молочной промышленности. Преимуществом 

такого способа является исключение из рабочего 

раствора агрессивных кислот и хлорида натрия и 

замена их на кисломолочные композиции, 

оказывающие более мягкое разрыхляющее 

воздействие на кожевую ткань дермы. 

Таким образом, изменяя входные параметры 

процесса можно регулировать целевую функцию - 

качество процесса пикелевания. 

В связи с этим целью исследовательской 

работы являлось изучение и поиск оптимальных 

параметров проведения процесса пикелевания на 

основе кисломолочных композиций. 

Исследуемыми составами являлись 

композиции, культивированные на разных 

питательных средах: 

1. композиция №1 - кисломолочная 

композиция, полученная путем культивирования 

кефирных грибков на обезжиренном молоке; 

2. композиция №2 - кисломолочная 

композиция, полученная путем культивирования 

кефирных грибков на молочной сыворотке. 

Процесс пикелевания проводили на образцах 

меховой овчины после процесса обезжиривания, 

проведенного по тповой методике. Для этого на 

кожевую ткань образцов наносили 

кисломолочную композицию и после 22 -х часовой 

пролежки проводили дубление. 

Эксперимент осуществлялся в следующем 

факторном пространстве: при титруемой 

кислотности 260 и 285°Т, 235 и 242°Т, 

соответственно для композиции №1 и №2; при 

расходе наносимого раствора 5, 10 и 15 см 3 на 

1дм 2 площади полуфабриката. 

Качество выделанных образцов меховой 

овчины оценивали по следующим параметрам: 

температура сваривания кожевой ткани (t,°С); 

выплавляемость желатина (C, мг/дм 3 ); жесткость 

кожевой ткани (Ж, Н); усадка кожевой ткани (У, 

%); физико-механические (предел прочности σ р и 

удлинение L р при разрыве, после дубления ) 

показатели кожевой ткани /2/. 

Для сравнениябыли определены 

соответствующие показатели качества на 

образцах, выделанных по типовой методике /3/. 

Результаты эксперимента (табл. 1) показали, 

что наиболее оптимальными параметрами 

проведения процесса пикелевания являются 

условия при использовании композиции 

кефирных грибков, культивированной на 

обезжиренном молоке, с титруемой кислотностью 

260°Т и с расходом 15 см 3 /дм 2 . 

Таблица 1 – Показатели качества испытуемых 

образцов меховой овчины 

145


Контрол-мый 

показатель 

Опытное 

пикелевание 

t,°С 49 48 

Типовой 

способ 

C, мг/дм 3 14,41 14,78 

Ж, Н 0,87 0,76 

У, % 4,25 4,18 

σ р , МПа 25,70 26,00 

L р , % 81 79 

В результате проведения опытного 

пикелевания было достигнуто необходимое 

разделение коллагеновых волокон дермы, что 

подтверждают значения температуры сваривания 

и выплавляемость желатина (табл.1), сходные со 

значениями, полученными для образцов, 

выделанных по типовой методике. 

В ходе эксперимента была доказана 

возможность применения вторичных продуктов 

молочной промышленности в процессе 

пикелевания меховой овчины. При сравнении 

опытной и типовой методик выделки овчины 

меховой явно можно определить преимущества 

первого способа, определяющего качество 

процесса: 

1. намазной способ проведения процесса 

пикелевания исключает водоотведение, когда по 

типовой технологии сточная вода сливается в 10- 

кратном объеме в зависимости от массы сырья; 

2. опытная методика исключает применение 

хлорида натрия, использование которого в 

типовой методике составляет 40 г/дм 3 ; 

3. биотехнологический способ пикелевания 

основан на использовании вторичных продуктов 

молочной промышленности, что снижает затраты 

на химические материалы, предусмотренные по 

типовой методике (хлорид натрия, уксусная и 

серная кислоты); 

4. качество получаемого полуфабриката 

соответствует показателям, полученным для 

образцов, обработанных по типовому способу. 


1. О возрождении традиционных способов 

выделки овчинно-мехового сырья/ Шалбуев 

Дм. В// Кожевенно-обувная 

промышленность, 2006, -№ 4, -с. 34-35. 

2. Лабороторный практикум по химии и 

технологии кожи и меха / Головтеева А. А., 

Куциди Д. А., Санкин Л. Б. -М.: Легк. и пищ. 

пром-сть, 1982. - 47 с. 

3. Технология обработки овчины меховой 

/Григорьев Б.С., Васильева А.И., Лозневая 

Е.С. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1988. – 199с. 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СНЕЖНОГО 

ПОКРОВА ПОСЕЛКА УЛУ-ЮЛ 

Никкель П.В., Синогина Е.С., Екимова И.А. 

Томский государственный педагогический университет, Россия, г. Томск, 

ул. К.Ильмера, 15/1 

E-mail: sinogina2004@mail.ru 

Современная экологическая ситуация все чаще 

оценивается как кризисная. Продолжение 

эксплуатации природы прежними методами может 

привести к потере контроля над развитием 

природных систем. Рост потребностей приводит к 

нарушению экологического равновесия, которое 

изменяет условия существования человека, 

выражающееся в загрязнении среды и обеднении 

доступных ресурсов. Обеспечение экологической 

безопасности возможно лишь при постоянном 

контроле за деятельностью человека. 

Данные о химическом составе атмосферных 

осадков служат показателем загрязнения 

атмосферы, особенно слоя, в котором образуются 

облака, происходит газовый обмен и из которого 

выпадают осадки. Наблюдения заключаются в 

ежемесячном отборе проб на участках, 

расположенных как в сельской местности, так и в 

городах. В пробах определяют: анионы – 

сульфаты, хлориды, нитраты; катионы – аммоний, 

натрий, калий, кальций, магний; кислотность и 

удельная электропроводность, тяжелые металлы. 

Первым этапом настоящей работы является 

исследование состояния снежного покрова 

поселка Улу-Юл Томской области. Контроль 

производился с декабря 2005г. по февраль 2006г. 

Одновременно проводили наблюдения за погодой. 

Поселок Улу-Юл расположен на территории 

Томкой области, в северо-западной части 

Первомайского района, в междуречье рек Улу-Юл 

и Чичка-Юл. Поселок удален от районного центра 

на 72 км, и на 180 км от областного. Рельеф 

местности равнинный. Высота местности над 

уровнем моря примерно 160 м, местность 

заболоченная. 

Климат района резко континентальный, 

характеризуется продолжительной холодной 

зимой и коротким жарким летом, 

146


непродолжительным переходными периодами и 

резким изменением температуры в межсезонье. 

Поселок расположен в умеренном климатическом 

поясе, средняя температура января – 20 0 С, а июля 

+ 18 0 С, преобладающими являются ветры югозападного 

и южного направлений. Все реки 

местности относятся к бассейну реки Чулым, 

притоку первого порядка реки Обь. Поселок Улу- 

Юл находится в зоне Южной тайги и со всех 

сторон окружен тайгой [1]. 

Источниками антропогенного загрязнения в 

поселке Улу-Юл является котельная, транспорт, 

печи. Поселок Улу-Юл окружен тайгой, поэтому 

промышленные загрязнения крупных городов не 

несут существенного влияния. 

В течение трех месяцев проводили 

снегомерную съемку на открытых (например, в 

поле) и на защищенных (на лесной поляне) 

участках. 

Для определения высоты снежного покрова 

использовали переносную снегомерную рейку. 

Она представляет собой планку, разделенную на 

сантиметры, которая устанавливается строго 

вертикально [2]. Отсчет начинается от 

поверхности почвы до поверхности снега. 

Толщина снежного покрова на исследуемой 

территории составила в среднем 60 см. По 

результатам съемки сделали вывод, что снежный 

покров плотный. 

Для определения количества твердых веществ 

в атмосферных осадках использовали следующую 

методику [3]. Собирали снег и получали из него 

талую воду в объеме 100 мл. Помещали ее в 

чистую, предварительно взвешенную колбу. 

Выпаривали при температуре 70-80 

0 С. В 

зависимости от чистоты снега на дне колбы 

оставался сажистый осадок. Его собирали и 

взвешивали на аналитических весах. Данные по 

мониторингу снежного покрова и погодные 

условия приведены в табл. 1, 2 и на рис. 1. 


Данные исследования погоды в поселке Улу- 

Юл Томской обл. 

Меся 

ц 

Дека 

брь 

Янва 

рь 

Февр 

аль 

Средняя 

температу 

ра месяца 

T ср ., 0 С 

Облачнос 

ть, осадки 

-10 Преимущ 

ественно 

облачно, 

снег 



солнечно, 

без 

осадков 



облачно, 

снег 

Направлени 

е ветра 

Преимущес 

твенно 

юго-восток 


твенно 

юго-запад 


твенно 

юго-восток 

Известно [3], что загрязнение атмосферы 

зависит от мощности и источников выбросов, 

температуры воздуха и от метеорологических 

условии. Так, например, сильный ветер разносит 

загрязнение на большие площади, а в тихую 

погоду (штиль) загрязнение остается вблизи от 

источников. Штиль и туман резко уменьшают 

рассеяние выбросов в атмосфере. 


Результаты определения количества твердых 

веществ в снежном покрове 

на территории поселка Улу-Юл в декабре 

2005г. 

(объем талой воды 100мл) 

№ Место взятия Вес осадка, мг 

опыт пробы снега 

а 

1 Северо-запад 12±0,01 

поселка, 5 м от 

дороги 

2 Северо-запад 0,2±0,01 

поселка, лесной 

массив 

3 Восток поселка, 0,5±0,01 

школа 

4 Север поселка, 10 

м от котельной 

18±0,01 

Рис. 1. Содержание сажи в талой воде в 

декабре, январе, феврале в поселке Улу-Юл: ряд 1 

– котельная, ряд 2 – дорога, ряд 3 – школа, ряд 4 – 

лесной массив. 

Во всех случаях наблюдалось увеличение 

количества сажи с течением времени, особенно 

высоким оно было около котельной. 

Данные табл. 1, 2 и рис. 1 подтверждают 

сделанные предположения о загрязнении 

исследуемой территории в зависимости от 

метеорологических условий и антропогенного 

воздействия. Так, работа котельной и 

автомобильного транспорта привели к довольно 

высоким значения содержания сажи в талой воде 

147


по сравнению с теми же показателями для школы 

и лесного массива. 

Кроме того, изучали кислотно-основные 

свойства талой воды с помощью индикаторной 

бумаги. Методика измерения приведена в [4]. Для 

исследования выбрали кислотно-основную 

универсальную индикаторную бумагу, которая 

применяется для определения рН водных 

растворов в интервале 1,0-14,0, а также 

лакмусовую бумажку, которая меняет окраску при 

рН 6,0-8,0 [5]. Показатель кислотности всех проб 

составил от 6,0 до 7,0 единиц. Это соответствует 

чистой дождевой воде. 

Особый интерес представляют 

электрохимические методы анализа, которые 

позволяют автоматизировать мониторинг 

окружающей среды обитания человека, контроль 

за соблюдением норм технологического режима 

на производстве, контроль качества продукции. 

Поэтому, для сравнения был проведен метод рНметрии 

по методике [6, 7]. 

Измерение рН проводили при комнатной 

температуре (Т = const), стеклянный электрод 

калибровали по буферным растворам известных 

рН. 

Перед использованием электроды несколько 

дней выдерживали в дистиллированной воде при 

комнатной температуре. 

В потенциометрическую ячейку вводили 10 мл 

талой воды, полученной из снега разных райнов 

поселка Улу-Юл. После стабилизации потенциала 

стеклянного электрода снимали значение 

водородного показателя. Для каждой исследуемой 

пробы проводили не менее трех дублирующих 

опыта. Норма точности измерения рН равна ± 0,1 

ед рН. 

Водородный показатель, измеренный методом 

рН-метрии, колеблется в пределах 6,0-7,0, что 

соответствует результатам, полученным при 

использовании индикаторной бумаги. В 

дальнейшем, планируется использовать 

индикаторный метод анализа, который основан на 

том, что индикатор может изменять свою окраску, 

которая является мерой кислотности или 

основности [8]. В качестве кислотно-основных 

индикаторов выступают слабые органические 

кислоты и основания, окраска молекулярных и 

ионных форм которых различается. 

В данной работе была сделана попытка 

выяснения загрязненности снежного покрова и 

влияния погодных условий, выявления ареалов 

наибольшего загрязнения территории и 

окрестностей поселка Улу-Юл Томской области. 


1. Бекинина М.С. География Томской области. 

Томск: Изд-во ТГУ, 1996. 

2. Сухорукова А.В Практические работы на 

географической площадке. М.: Учпедгиз, 

1985. 

3. Зверев А.Т. Экология. М.: Просвещение, 

1994. 

4. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1983. 

5. Химия. Большой энциклопедический словарь 

/ под ред. Клунянц И. Л. – М.: Большая 

Российская энциклопедия, 1998. 

6. Швабе К. Основы техники измерения рН. М.: 

Изд-во иностранной литературы, 1962. 

7. Мидгли Д., Торренс К. 

Потенциометрический анализ воды. М.: 

Мир, 1980. 

8. Минакова Т.С., Коваль Л.М. Адсорбционные 

процессы и гетерогенный катализ. Томск: 

Изд-во Том. ун-та, 1991. 

РАЗРАБОТКА КОНТРОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ 

СПЕЦИАЛИСТОВ МАГНИТНОГО И ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ 

ОБЪЕКТОВ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

Носкова Е.Г., Толмачев И.И. 

Томский политехнический университет, Россия, 643028 г. Томск, ул. Савиных, 7 

E-mail: tolmachevii@mail.ru 

Угольная промышленность – важное звено 

топливно-энергетического комплекса РФ. Три 

четверти угля используется в промышленности, на 

тепловых электростанциях как топливо, а так же 

как технологическое сырье и топливо в 

металлургии и химической промышленности 

(коксующиеся угли). Более 60 % угольных шахт 

России взрывоопасны (газ и угольная пыль), 

почти в 50 % возможно самовозгорание угля. 

Поэтому угольные шахты относятся к опасным 

производственным объектам. 

В настоящее время часто происходят аварии на 

шахтах, поэтому очень важно уделять внимание 

их предотвращению. Для выполнения основных 

положений системы планово-предупредительных 

осмотров и ремонтов необходимо выявление 

дефектов оборудования угольной 

промышленности в начальной стадии их 

возникновения. Так как практика показывает, что 

148



аварии и катастрофы, 

происходящие 

при 

разрушении элементов конструкций объектов, 

машин и изделий, почти всегда связаны с 

наличием 

в них дефектов. 

Внешний осмотр 

невооруженным глазом и 

проверка 

состояния деталей, находящихся внутри 

корпусов, картеров 

и кожухов, на ощупь 

невозможна, поэтому 

для обнаружения скрытых 


применяются 

различные 

методы 

дефектоскопии: визуально-измерительный (ВИ), 

капиллярный (цветной) (ЦД), магнитный контроль 

(МК), ультразвуковой (УЗ), вихретоковый (ВТ), 

радиографический (РГ), акустико-эмиссионный 

(АЭ), стилоскопирование. 

Периодический неразрушающий контроль 

в процессе эксплуатации оборудования угольной 

промышленности 


повысить 

безопасность труда на шахтах, надежность 

и 

долговечность работы 


Для эффективного выявления дефектов 

специалисты по любому виду НК должны знать 

условия эксплуатации 

агрегатов, 

узлов 

и 

отдельных 

деталей, представлять 

уровень 

механических нагрузок, которые испытывают 

детали во время эксплуатации и, как следствие, 

прогнозировать тип и ориентацию возможных 

дефектов. Специалист по контролю должен уметь 

выбрать подход, разработать 

методику 

проведения испытания и создать необходимые 

приспособления. Кроме того, эти специалисты 

должны соответствующим образом подготовить 

технический персонал для проведения требуемого 

испытания и обработки его результатов. 

Типичными 

объектами 

угольной 

промышленности, 

надежность 

которых 

обеспечивается 

методами неразрушающего 

контроля, являются: детали шахтных подъемных 

установок: подвесные устройства, парашютные 

устройства (рис.1), копры, шахтные подъемные 

машины; осевые вентиляторы 

главного 

проветривания (рис.2) 

и центробежные 

вентиляторы 

главного 

проветривания; 

локомотивный 

транспорт, 

одноковшовые 

экскаваторы, погрузочные машины, грузовые и 

пассажирские 

рудничные 

вагонетки 

(рис.3), 

ленточные 

конвейеры, 

винтовые 

конвейеры, 

скребковые конвейеры, пластинчатые конвейеры, 

грохоты, , дробилки, 

классификаторы, 

флотационные машины. 

Рисунок 1 – Парашют шахтный 

Рисунок 2 − Осевой вентилятор 

серии 

"Аэровент-ВО" 

Рисунок 3: а) ) вагонетка шахтная грузовая, б) 

вагонетка шахтная пассажирская ВЛГ-18 

Все 

перечисленные 

объекты являются 

потенциально опасными и находятся в ведении 

Ростехнадзора. 

Подготовка и аттестация 

специалистов, 

имеющих право проводить 

контроль качества этих объектов, производится в 

системе независимых Аттестационных центров. 

Сертификаци 

ия персонала 

в области 

неразрушающего 

контроля качества для работы на 

объектах, 

подконтрольных 

Ростехнадзору 

по 

утвержденным Правилам аттестации включает в 

себя 

сдачу специального экзамена. 

В связи с изменениямии и дополнениями в 

содержании 

нормативно-технической 

документации 

Ростехнадзора 

согласно 

ранее 

постановлению 

разработанные 

методические 

материалы для аттестации 

специалистов 

неразрушающего 

по различным 


методам 

потребовали 

149


доработки. В данной работе моей задачей 

являлось: 

• провести анализ действующих нормативных 

документов и методических материалов для 

подготовки специалистов по магнитному и 

вихретоковому виду контроля объектов 

угольной промышленности; 

• создать комплект методических материалов, 

контролирующих знание персонала; 

• разработать технологические карты 

магнитопорошкового контроля для коушей 

подвесных устройств шахтных подъемных 

машин. 

Технологические карты на метод контроля 

представляют собой нормативно-технический 

документ, определяющий процесс выполнения 

контроля деталей этим методом. Технологические 

карты являются основными рабочими 

документами, в соответствии с которыми 

выполняется контроль. От их качества, 



большой степени зависит эффективность 


В коушах подвесных устройств шахтных 

подъемных машин магнитопорошковому 

контролю подвергаются листы. На рисунке 4 

представлены зоны листов коушей, в которых 

наиболее часто возникают дефекты. 

Рисунок 4 – Зоны листов коушей, где наиболее 

часто возникают дефекты 

Конечным результатом работы является 

арбитражные вопросники по магнитному и 

вихретоковому контролю, содержащие вопросы 

по следующим пунктам: 

• шахтные подъемные машины; 

• вентиляторы главного проветривания; 

• горно-транспортное и углеобогатительное 

оборудование. 

Арбитражный вопросник представляет собой 

перечень специальных вопросов с указанием 

первоначальных источников и полное описание 

ответов на них. Данный документ удобен тем, что 

если при сертификации возникают разногласия, их 

можно оперативно разрешить при помощи ссылки 

на действующий нормативный документ. 

Арбитражный вопросник является закрытым 

документом и хранится у экзаменатора. На 

экзамене используется рабочий вопросник с 

многовариантными ответами и со ссылками на 

название рабочего нормативного документа 

Перечень специальных вопросов по 

магнитному контролю состоит из 78 вопросов при 

аттестации на 2 уровень квалификации и 68 

вопросов при аттестации на 1 уровень 

квалификации. 

Так как, в процессе анализа документов 

выяснилось, что нормативных документов по 

вихретоковому контролю в угольной 

промышленности очень мало, поэтому было 

принято решение о создании единого комплекта 

методических материалов для аттестации 

специалистов, работающих в области угольной и 

горнорудной промышленности. 

Перечень специальных вопросов по 

вихретоковому контролю состоит из 81 вопросов 

при аттестации на 2 уровень квалификации и 70 

вопросов при аттестации на 1 уровень 

квалификации. 

Кроме того, в результате работы была 

разработана технологическая карта 

магнитопорошкового контроля для коушей типа 

ККБ подвесных устройств ШПМ. 

Все разработанные контролирующие 

материалы для аттестации специалистов переданы 

Аттестационному Региональному центру для 


контролю при НИИ Интроскопии для 

практического применения. 


1 Машины и оборудование для угольных шахт: 

Справочник. – 3-е изд., перераб. и 

доп./ Под ред. В. П. Герасимова, В. Н. 

Хорина. – М.: Недра, 1979 – 416 с. 

2 Стационарные установки шахт/ Под общей 

ред. Б.Ф. Братченко. – М.: Недра, 

1977 – 440 с. 

3 Картавый Н. Г., Топорков А. А. Шахтные 

стационарные установки: Справочное 

пособие. – М.: Недра, 1978 – 263 с. 

4 Машины непрерывного транспорта: Учебник 

для студентов вузов, обучающихся по 

специальности «Подъемно-транспортные 

машины и оборудование»/ Зенков Р.Л., И.И. 

Ивашков, Л.Н. Колобков. - 2-е изд., перераб. 

и доп. – М.: Машиностроение, 

1987 – 432 с. 

5 Золотарева Н.К, Карпекина Н.А. 

Обогатительное оборудование: Каталогсправочник. 

– М., 1961 – 164 с. 

150


АНАЛИЗ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПРИ 

ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ВИХРЕТОКОВОМУ КОНТРОЛЮ 

ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

Перевалова Ю.Н., Толмачев И.И. 


Е-mail: tolmachevii@mail.ru 

Существуют потенциально опасные 

производства, которые разделяются на категории. 

К шестому разделу относятся нефтяная и газовая 

промышленность. На эти категории производств, 

правила контроля определяет Госгортехнадзор. В 

результате эксплуатации оборудование 

разрушается, следовательно, необходим контроль 

качества этого оборудования. Для этого нужны 

специалисты, прошедшие специальную 

подготовку. Затем они должны сдать правила 

техники безопасности и три экзамена (общий, 

специальный и практический). Для сдачи 

экзаменов необходимо знать нормативнотехническую 

документацию, используемую в 

нефтяной и газовой промышленности, так как 

экзамен проводится по этой нормативнотехнической 

документации. 

Так как в 2003 году очень много нормативнотехнической 

документации обновлялось, 

следовательно, в цель работы входило выбрать 

нормативно-техническую документацию, 

используемую в этой промышленности, 

ознакомится с ней и изучить все о вихретоковом 

контроле в этой области. Помимо вихретокового 

контроля также рассматривался визуальный. Так 

как он проводится первым до проведения 

остальных видов контроля и является 

обязательным. Но для того, чтобы лучше 

разобраться в нормативно-технической 

документации необходимо знать какое 

оборудование используется в этой 


Оборудование, применяемое в нефтяной и 

газовой промышленности можно разделить на 

шесть разделов: 

1. Оборудование для бурения скважин; 

2. Оборудование для эксплуатации скважин; 

3. Оборудование для освоения и ремонта 

скважин; 

4. Оборудование газонефтеперекачивающих 

станций; 

5. Газонефтепродуктопроводы; 

6. Резервуары для нефти и нефтепродуктов. 

При добыче применяются трубы для крепления 

стволов скважин и для образования каналов 

внутри скважин. 

Основные группы труб: 1 — насоснокомпрессорные; 

2 — обсадные; 3 — бурильные; 

4 — для нефтепромысловых коммуникаций. 

При всех способах эксплуатации скважин 

подъем жидкости и газа на поверхность 

происходит обычно по насосно-компрессорным 

трубам, обсадные трубы служат для крепления 

ствола скважины, бурильные трубы 

приспособлены к многократному свинчиванию - 

развинчиванию. Для нефтепромысловых 

коммуникаций используются электросварные 

горячекатаные стальные трубы, пригодные по 

прочности и гидравлическому сопротивлению. 

К дефектам труб относятся: 

- изменение толщины стенки трубы 

(утонение); 

- дефекты сварных соединений; 

- коррозия; 

В случае отсутствие фонтанирования при 

добыче нефти используют штанговые скважинные 

насосы. Штанговая глубинная насосная установка 

(рис.1) состоит из скважинного насоса 2 вставного 

или невставного типов, насосных штанг 4, 

насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на 

планшайбе или в трубной подвеске 8 устьевой 

арматуры, сальникового уплотнения 6, 

сальникового штока 7, станка качалки 9, 

фундамента 10 и тройника 5. На приеме 

скважинного насоса устанавливается защитное 

приспособление в виде газового или песочного 

фильтра 1. 

Обследованию подлежат зубчатые и 

пластинчатые муфты магистральных и подпорных 

нефтяных насосных установок. Критериями 

отказов муфт являются: 

- поломка хотя бы одного зуба обоймы или 

втулки, или обнаружение трещин; 

- поломка хотя бы одного крепежного 

изделия. 

Возможны поверхностные и 

подповерхностные дефекты в районе шпоночных 

пазов и в зубьях. 

Рис. 1 Схема штанговой насосной 

установки 

В процессе подъема жидкости из скважин и 

транспорта ее до центрального пункта сбора и 

подготовки нефти, газа и воды постепенно 

151


снижается давление и из нефти выделяется газ. 

Объем выделившегося газа по мере снижения 

давления в системе увеличивается и обычно в 

несколько десятков раз превышает объем 

жидкости. Поэтому при низких давлениях их 

совместное хранение, а иногда и сбор становятся 

нецелесообразными. Приходиться осуществлять 

их раздельный сбор и хранение. 

Процесс отделения газа от нефти называется 

сепарацией. Аппарат, в котором происходит 

отделение газа от продукции нефтяных скважин, 

называют газосепаратором (рис. 2). 

приставная лестница; 13 - откидной винтовой 

упор. 

Нефтяные резервуары (емкости) 

предназначены для накопления, кратковременного 

хранения и учета «сырой» и поворотной нефти. 

На нефтяных резервуарах монтируется 

оборудование представленное на рисунке 4. 

Рис. 2. Принципиальная схема 

сепарационной блочной установки: 1 - 

нефтегазовая смесь; 2 - газ; 3 - нефть; 4 - дренаж; 5 

- пар; Ι - депульсатор; ΙΙ - каплеотбойник; ΙΙΙ - 

технологическая емкость. 

Работа установки основана на 

предварительном отборе газа из газонефтяной 

смеси в депульсаторе I, окончательном 

разгазировании в технологической емкости III и 

окончательной очистке газа от капельной 

жидкости в каплеотбойнике II. 

Типичными дефектами являются: 

- изменение толщины стенки (утонение); 

- дефекты сварных соединений; 

- коррозия; 

В процессе эксплуатации скважин фонтанным, 

компрессорным или насосным способом 

нарушается их работа. Работы по восстановлению 

связаны с подъемом подземного оборудования для 

его замены или ремонта. Для этого используются 

подъемники. Подъемник - механическая лебедка, 

монтируемая на тракторе, автомашине или 

отдельной раме. Например, подъемная лебедка 

ЛПТ-8 (рис.3). 

Рис. 3. Подъемная лебедка ЛПТ-8: 1 - 

рама; 2 — топливный бак; 3 - воздушные баллоны; 

4 - компрессор; 5 - пульт управления; 6 - лебедка; 

7 - карданный вал; 8 - консольная рама; 

9 - коробка передач; 10 - безопасная катушка; 

11 - механизм привода ротора; 12 - съемная 

Рис. 4. Схема расположения 

оборудования на стальном резервуаре: 1 - приемораздаточные 

патрубки; 2 - захлопка для 

принудительного закрытия; 3 - приемная труба; 4 - 

замерный 

люк; 

5 - световой люк; 6 - люк-лаз; 7 - сифон; 

8 - дыхательный клапан; 9 - гидравлический 

предохранительный клапан. 

К дефектам сварных соединений резервуарных 

конструкций относятся трещины любых видов и 

размеров, несплавления, наплывы, грубая 

чешуйчатость, наружные поры и цепочки пор, 

прожоги и свищи. Возможно уменьшение 

толщины стенки (утонение). 

Методы неразрушающего контроля, 

применяемые в нефтяной и газовой 

промышленности: 

- метод проникающими веществами; 

- визуально-измерительный (ВИК); 

- магнитные методы контроля; 

- вихретоковый контроль (ВТК); 

- просвечивание проникающими излучениями 

(радиационный контроль); 

- ультразвуковой контроль (УЗК). 

ВТМ является перспективным методом, так 

как с его помощью возможно выявление 

поверхностных дефектов, а также дефектов, 

находящихся под слоем покрытия, метод 

обладает высокой чувствительностью. 

В данной работе проведен анализ 

оборудования, применяемого в нефтяной и 

газовой промышленности для добычи и хранения 

нефти и газа, анализ методов контроля, анализ 

правил аттестации специалистов в области 

нефтяной и газовой промышленности, анализ 

действующей нормативной документации по 

вихретоковому методу контроля (10 документов). 

И на основании 8-ми документов составлен 

рабочий и арбитражный вопросник по ВТМ для 

аттестации специалистов нефтяной и газовой 



1. Электронный справочник “ Черное золото”, 

Нефтегазопромысловое оборудование. 

2. ПБ 03-440-02. Правила аттестации персонала 

в области неразрушающего контроля. 

152


АНАЛИЗ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ВИЗУАЛЬНОМУ И 

ИЗМЕРИТЕЛЬНОМУ КОНТРОЛЮ ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ СПЕЦИАЛИСТОВ, 

РАБОТАЮЩИХ НА ОБЪЕКТАХ ГОРНОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

Позднякова Ю.Л., Калиниченко Н.П. 


E-mail:nikol_122@mail.ru 

Горнорудная промышленность остается одним 

из важнейших поставщиков полезных 

ископаемых, поэтому для нормального 

функционирования этой отрасли необходимо, 

чтобы применяемое на ней оборудование 

соответствовало необходимому техническому 

уровню, обеспечивало надежность и безопасность. 

Для оценки технического состояния элементов 

и узлов оборудования применяют различные 

методы неразрушающего контроля. Среди них 

важное место занимает визуальный и 

измерительный контроль. Его выполняют до 

проведения контроля материалов и сварных 

соединений другими методами неразрушающего 

контроля, а также после устранения дефектов. 


по неразрушающему контролю. Они должны быть 


том числе специалистами по визуальному и 

измерительному контролю соответствующего 


В Независимом органе по аттестации 

персонала в области неразрушающего контроля 

ФГНУ «НИИ ИН» функционирует 

Аттестационный региональный центр для 



капиллярному, магнитному (МК), 


радиационному (РК). Помимо этого, на кафедре 

ФМПК идет обучение студентов. 

В настоящее время в Аттестационном 

региональном центре имеется лицензия на 

аттестацию специалистов не по всем опасным 

производственным объектам. В частности, в этом 

году получена лицензия по ВИК для объектов 


В связи с этим необходимо было провести 

анализ действующей нормативной документации 

по ВИК, с целью разработки методических и 

контролирующих материалов для аттестации 

специалистов, работающих на объектах 


Было проанализировано около двадцати 

действующих нормативных документов, 

относящихся к горнорудной промышленности. 

Четырнадцать из них содержат информацию по 

153


визуальному и измерительному контролю, на 

основе которой были составлены методические 

материалы. Эти документы охватывают 

подразделы по зданиям и сооружениям 

поверхностных комплексов рудников, 

обогатительных фабрик, фабрик окомкования и 

аглофабрик, шахтным подъемным машинам, 

горно-транспортному и горно-обогатительному 

оборудованию. 

Были разработаны методические материалы по 

изучению специальных вопросов по визуальному 

и измерительному контролю, состоящие из: 

а) материалов для подготовки специалистов к 

сдаче специального экзамена по визуальному и 

измерительному контролю. 

б) методических материалов по изучению 

оборудования объектов горнорудной 

промышленности 

в) сборника специальных вопросов для 

контроля знаний специалистов по заявленным 

объектам. В соответствии с ПБ 03-440-02 

“Правила аттестации персонала в области 

неразрушающего контроля” общее количество 

вопросов в сборнике (для визуального и 

измерительного контроля) по каждому пункту 

должно быть не менее 60. Разработанный сборник 

специальных вопросов состоит из 89 вопросов по: 

- зданиям и сооружениям поверхностных 

комплексов рудников, обогатительных фабрик, 

фабрик окомкования и аглофабрик 

- шахтным подъемным машинам; 

- горно-транспортному и горнообогатительному 


г) арбитражного контрольного пакета для 

контроля знаний по специальным вопросам по 


Арбитражный контрольный пакет состоит из 

перечня специальных вопросов и полного 

описания правильных ответов. Этот пакет служит 

для удобства контроля знаний и разрешения 

спорных вопросов, возникающих при сдаче 

экзаменов. 

Были разработаны методические материалы по 

изучению специальных вопросов по визуальному 

и измерительному контролю, состоящие из: 

а) методического пособия для подготовки 

специалистов к сдаче специального экзамена по 


б) сборника специальных вопросов для 

контроля знаний специалистов по заявленным 

объектам. В соответствии с ПБ 03-440-02 

“Правила аттестации персонала в области 

неразрушающего контроля” общее количество 

вопросов в сборнике (для визуального и 

измерительного контроля) по каждому пункту 

должно быть не менее 60. Разработанный сборник 

специальных вопросов состоит из 89 вопросов по: 

- зданиям и сооружениям поверхностных 

комплексов рудников, обогатительных фабрик, 

фабрик окомкования и аглофабрик 

- шахтным подъемным машинам; 

- горно-транспортному и горнообогатительному 


в) арбитражного контрольного пакета для 

контроля знаний по специальным вопросам по 


Арбитражный контрольный пакет состоит из 

перечня специальных вопросов и полного 

описания правильных ответов. Этот пакет служит 

для удобства контроля знаний и разрешения 

спорных вопросов, возникающих при сдаче 

экзаменов. 

Данная работа подготовлена для 

использования в Аттестационном центре 

Независимого органа по аттестации персонала в 

области неразрушающего контроля ФГНУ “НИИ 

ИН”. Будет полезна для студентов кафедры 

ФМПК. 


1. РД 06-565-03. Методические указания о 

порядке продления срока службы 

технических устройств, зданий и 

сооружений, с истекшим нормативным 

сроком эксплуатации в горнорудной 

промышленности.- 

Постановление 

Госгортехнадзора России №66 от 5 июня 

2003 г. 

2. РД 03-422-01. Методические указания по 

проведению экспертных обследований 

шахтных подъемных установок.- 

Постановление Госгортехнадзора России 

№23 от 26 июня 2001 г. 

3. РД 03-301-99. Инструкция по безопасной 

эксплуатации подземных лифтовых 

установок на рудниках и шахтах 

горнорудной, нерудной и угольной 

промышленности.- 

Постановление 

Госгортехнадзора России №59 от 29 июля 

1999 г. 

4. ГОСТ 20-85. Ленты конвейерные 

резинотканевые. Технические условия.- 

Постановление Госгортехнадзора России 

№4445 от 20 декабря 1985 г. 

5. РД 05-325-99.Нормы безопасности на 

основное горнотранспортное оборудование 

для угольных шахт. - Постановление 

Госгортехнадзора России №83 от 10 ноября 

1999 г. 

6. Справочник по горнорудному делу / Под ред. 

В.А. Гребенюка, Я.С. Пыжьянова, И.Е. 

Ерофеева.- М.: Недра, 1983.-816 с. 

7. В.И. Геронтьев, Н.Т. Карелин. Рудничный 

транспорт – М.: Госгортехиздат, 1962.-424 с. 

154



РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИИ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 

ГАЗОСЕПАРАТОРА ГС1-2,5-600-1, РАСПОЛОЖЕННОГО НА АГНКС-1 ООО 

«ТОМСКТРАНСГАЗ» 

Попеневская О.Ю., Капранов Б.И. 


политехнический университет, 634050, г. . Томск, пр. Ленина 30 

E-mail: olya1510@mail.ru 

Известно, 

что любая металлическая 

конструкция в реальных условиях эксплуатации 

неизбежно претерпевает достаточно значительные 

изменения технического состояния, связанные с 

накоплением 

дефектов, 

вследствие 

чего 

происходит снижениее ее надежности. 

Болеее 25% сосудов 

высокого 


(газосепараторы, 

пылеуловители, 

газовые 

фильтры 

и др.), расположенных на автомобильной 

газонаполнительной 

(АГНКС) 

компрессорной 

станции 

ООО «Томсктрансгаз», эксплуатируются свыше 

20 лет. В связи с этим 

«Томсктрансгаз» выполняет 

активную 

работу по 

обеспечению надежности и 



аппаратов, 

работающих под давлением: ежегодно для оценки 



эксплуатируемого 

оборудования на АГНКС проводится процедура 


качества сварных соединений 

и 

толщинометрия стенок сосудов неразрушающими 


Все сварные соединения сосудов и аппаратов 

контролируются 

двумя или 

более 

неразрушающими методами, один из которых 

предназначен для обнаружения 



(капиллярный или магнитопорошковый 

метод контроля), а второй - для выявления 

внутренних 


(ультразвуковой 

или 

радиационный). 

Целью 

данной работы является разработать 

технологию, 


позволит 

строго 

регламентировать 

процедуру ультразвукового 


и обеспечит 

обнаружение и 

идентификацию всех 

недопустимых дефектов в 

сварных соединениях. 

Разработка 

технологии 

ультразвукового 


сварных соединений газосепаратораа ГС- 

1-2,5-600-1 состоит из трех основных этапов: 

1) Ознакомиться с техническим назначением 

сосуда, его устройством, , конструкцией; 

расположением 

сварных соединений, их 

конструктивными 

особенностями 

по 

чертежам, приведенными 

в паспорте 

на 

сосуд, и внешнему осмотру; 

2) Оценить 


возникновения 

потенциально опасных дефектов в сварных 

соединениях 

газосепаратора и априорно 

предположить 

их вероятностное 

расположение; 

проанализированы наиболее 

распространенные дефекты, возникающие в 

сварных соединениях сосудов, работающих 

под 

давлением. 

3) Разработать 

технологические 

карты 

на 

каждое контроледоступное 

сварное 

соединение. . 

Газосепаратор 

р сетчатый 

ГС-1-2,5–600-1 

установлен на пункте входа 

природногоо газа на 

АГНКС-1 и является газосепаратором 

первой 

ступени очистки природного газа от механических 

примесей и капельной жидкости, являющихся 

причиной эрозиии технологического оборудования 

и трубопроводов 

компрессорных 

станций. 

Конструкция 

газосепаратора 

схематично 

представлена на рисунке 1. 

Рисунок 1 - Газосепаратор сетчатый ГС1-2,5- 

600-1 

1 – цилиндрический корпус (обечайка); 

2 – верхнее днище; 

3 - сепарационная насадка; 

4 - коагулятор; 

5 - подогреватель; 

6 – опора; 

7 – днище. 

Газосепаратор 

р ГС-1-2,5–600-1 рассчитан на 

условное давление в кожухе 2,5 МПа (25,0 

155


кгс/см 2 ) с диаметром кожуха 630 мм, исполнение 

по материалу 1 (низколегированная сталь 09Г2С- 

6) и относится к сосудам 

1 группы [1]. 

Все сварные соединения выполнены ручной 

дуговой сваркой с применением электродов типа 

Э50А по ГОСТ 9467-75. 

Известно, что наиболее опасными для 

конструкций являются плоскостные дефекты, на 

краях которых создаются локальные напряжения, 

превышающие прочностные возможности 

металла, что приводит к росту этих дефектов и к 

разрушению конструкции [2]. 

Опасными являются напряжения σ, 

раскрывающие трещину (т.е. когда плоскость 

дефекта нормальна действующему напряжению). 

Под внутренним давлением в сосуде напряжения 

опаснее для трещин, плоскость которых 

расположена параллельно образующей трубы 

(сосуда): это относится к поперечным трещинам в 

кольцевых швах обечайки сосуда и продольным 

трещинам в продольных сварных швах. Поэтому 

при разработке технологии контроля особое 

внимание обращено на выявление наиболее 

опасных плоскостных дефектов типа трещин и 

непроваров. 

В процессе решения поставленной задачи была 

пройдена подготовка по работе с ультразвуковой 

измерительной установкой «Сканер» и 

ультразвуковым дефектоскопом УД2-102, были 

выполнены расчеты предельной чувствительности 

аппаратуры и основных параметров сканирования. 

На базе изложенных в работе технологических 

положений и выполненных расчетов был 

разработан технологический процесс на 

проведение ультразвукового контроля сварных 

соединений газосепаратора ГС1-2,5-600-1. 

Технологический процесс на проведение 

ультразвукового контроля утвержден с 

последующим внедрением в деятельность центра 

диагностики ИТЦ ООО «Томсктрансгаз». 


1. ПБ 03-576-03 Правила устройства и 

безопасной эксплуатации сосудов, 

работающих под давлением; 

2. Щербинский В.Г. Технология 

ультразвукового контроля сварных 

соединений. Учеб. пособие для операторов, 

студентов вузов и инженерно-технических 

работников по контролю сварных 

соединений. 2-е изд. Исправленное.- М.: 

Тиссо, 2005. - 326 с.; 

3. ОСТ 28-2044-83 Швы стыковых и угловых 

сварных соединений сосудов, аппаратов, 

работающих под давлением. Методика 

ультразвукового контроля; 

4. РД-34.17.302-97 (ОП 501 ЦД - 97) Котлы 

паровые и водогрейные. Трубопроводы пара 

и горячей воды, сосуды. Сварные 

соединения. Контроль качества. 

Ультразвуковой контроль. Основные 

положения. 

РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТИРОВАННОЙ ПРОЦЕДУРЫ ЖИЗНЕННОГО 

ЦИКЛА ПРОДУКЦИИ 

Попова М.А., Нелина В.В. 


ул. Красная, 135. 

E-mail: Ruvinskiy@kubstu.ru 

В строительной отрасли конечным результатом 

работ является построение объекта и достигается 

этот результат благодаря объединению группы 

организаций и отдельных лиц в организацию по 

реализации проекта. 

Цель проектной организации – создание 

определенного строительного объекта для 

конкретного заказчика. 

Успех любого строительного проекта 

определяется компетентностью и эффективностью 

работы, как руководителя проекта, так и всех 

участников. 

Компетентность и высокий уровень 

квалификации специалистов, работающих вместе 

при планировании, реализации и контроле 

проектов, отличают строительную индустрию. 

Интеграция их способностей и квалификации 

позволяет улучшить качество результатов 

реализации проектов. 

Для успешного завершения проектов 

проектные организации обязаны разрабатывать 

соответствующиепланы работ, доводить их до 

сведения заинтересованных сторон и эффективно 

реализовывать. 

Проектные организации сегодня работают под 

жестоким контролем заказчиков, и для них 

реализация первого принципа менеджмента 

качества – ориентация на потребителя – является 

способом выживания в рыночных условиях. При 

проведении подрядных торгов или переговоров с 

заказчиками – инвесторами такие организации все 

чаще сталкиваются с ситуацией, когда 

156


обязательным условием заключения договора 

является наличие системы менеджменты качества, 

сертифицированной в соответствии с 

требованиями стандарта ИСО 9001:2000. 

Для успешного функционирования проектной 

организации необходимо не только выполнять все 

требования стандарта ИСО 9001:2000, но также 

учитывать специфические условия и особенности 

проектной деятельности, а также практику работы 

конкретной проектной организации. 

Стандарт ИСО 9001:2000 требует планировать 

способы выполнения всех мероприятий, 

связанных с производством продукции. 

Необходимо планировать, что надо делать, как 

приступать к работе, какие ресурсы для этого 

необходимы, какие будут достигнуты цели или 

намечаемые результаты. При планировании работ 

надо учитывать связанные с ним риски. 

В строительной индустрии результат 

планирования жизненного цикла продукции 

принято обозначать термином «план качества» - 

это документ, определяющий процессы системы 

менеджмента качества и ресурсы, которые 

предстоит применять к конкретной продукции, 

проекту или контракту. 

Послеанализа требований организации было 

предложено разработать алгоритм 

методологической инструкции с 

последующимсоставлением «Плана обеспечения 

качества». 

Методологическая инструкция должна 

состоять из следующих разделов и подразделов: 

1 Назначение 

2 Введение 

3 Техническое задание 

4 Ответственность 

5 Квалификационный состав исполнителей 

6 Техническое обеспечение выполняемых 

работ 

7 Информационное обеспечение выполняемых 

работ 

8 План выполнения проекта 

9 Требования к выполнению работ 

9.1 Получение и согласование задания 

9.2 Способы взаимосвязи с Заказчиком 

9.3 Порядок управления собственностью 

Заказчика 

9.4 Выполнение проектирования 

9.5 Выполнение проверок (верификации) 

документации 

9.6 Определение статуса документации, 

идентификация и прослеживаемость 

9.7 Представление документации Заказчику и 

в экспертные органы (валидация) 

9.8 Порядок управления несоответствующей 

документацией 

9.9 Порядок внесения изменений в проектносметную 

документацию 

9.10 Действия после приемки документации 

Заказчиком 

9.11 Аудит выполняемого проекта и 

корректирующие действия 

10 Привлечение субподрядчиков 

11 Записи в ходе выполнения работ 

12 Программа обеспечения качества 

13 Сопутствующая документация 

14 Управление «Планом обеспечения 

качества» 

15 Приложение 

В зависимости от специфики проектируемого 

объекта некоторые из перечисленных пунктов 

могут отсутствовать. 

Пояснения по содержанию разделов Плана 

обеспечения качества 

В разделе «Назначение» необходимо 

установить, для каких целей разработан данный 

документ. 

В разделе «Введение» необходимо указать 

полное наименование объекта проектирования, 

информация о Заказчике, лица задействованные в 

разработке проектно-сметной документации для 

конкретного объекта. 

В разделе «Техническое задание» приводятся 

техническое задание, выданное Заказчиком, и 

требования, установленные ГИПом, необходимые 

для качественного выполнения проекта. 

В разделе «Ответственность» устанавливается 

ответственность за выполнение проекта и его 

частей перед Заказчиком. 

В разделе «Квалификационный состав 

исполнителей» необходимо указать степень 

квалификации специалистов, имеющих право 

принимать проектные решения по данному 

объекту либо участвовать в проектировании. В 

разделе также надо указать порядок повышения 

квалификации специалистов, выполняющих 

работы по объекту, если в этом возникает 

необходимость. 

Раздел «Техническое обеспечение 

выполняемых работ» содержит требования к 

оборудованию, которое необходимо использовать 

при выполнении работ по рассматриваемому 

объекту, а также требования к 

специализированному 

программному 

обеспечению. 

В разделе «Информационное обеспечение 

выполняемых работ» устанавливается, какой 

информацией (в том числе нормативной) должны 

пользоваться исполнители при выполнении 

данных работ, каким образом осуществляется 

управление этой информацией. 

Раздел «План выполнения проекта» содержит 

календарные сроки выполнения проектирования, 

установленные в соответствии с требованиями 

договора. 

Раздел «Требования к выполнению 

работ»(организационные требования) должен 

содержать описание выполнения работ по 11 

подразделам, приведенным в пункте 3.1. 

157


Раздел «Привлечение субподрядчиков» 

устанавливает порядок выбора, оценки и 

привлечения субподрядчиков, степень управления 

субподрядчиком. 

В разделе «Записи в ходе выполнения работ» 

идентифицируются те записи, которые 

потребуется вести при выполнении работ, 

устанавливаются места и сроки хранения этих 

записей. 

В разделе «Программа обеспечения качества» 

необходимо привести оформленную Программу 

качества по данному объекту (непосредственно в 

тексте или в виде приложения). 

Раздел «Сопутствующая документация» 

содержит перечень документов, на которые 

имеются ссылки в разделах Плана обеспечения 


Раздел «Управление Планом обеспечения 

качества» устанавливает порядок разработки, 

утверждения, рассылки, ознакомления с Планом 

обеспечения качества, порядок внесения 

изменений. 

Раздел «Приложение» содержит формы 

документов, которые необходимо использовать 

при выполнении проекта, на который разработан 

данный План обеспечения качества, иные 

информационные или справочные материалы. 

По каждому проекту, к 

которомуразрабатывается План обеспечения 

качества, должна быть разработана Программа 

обеспечения качества. 

Программа обеспечения качества в своем 

составе должна содержать: 

- перечень выполняемых этапов работ в 

данном проекте; 

- «контрольные точки» выполнения проекта с 

указанием относящихся к ним этапов и 

рассматриваемых документов; 

- перечень лиц, осуществляющих контроль и 

анализ проекта в указанных контрольных 

точках (определяются соответствующими 

документами СМК); 

- ссылки на документы СМК, согласно 

которым выполняется каждая конкретная 

процедура контроля; 

- сроки проведения контроля; 

- перечень документов (записей), в которых 

фиксируются результаты контроля. 

Программа качества должна содержать 

следующие «контрольные точки» : 

- договор; 

- задание Главного инженера проекта на 

выполнение проектных работ; 

- исходные данные для выполнения проектных 

работ; 

- договор с субподрядными организациями; 

- акт приемки работ, выполненных 

субподрядными организациями; 

- основные технические решения; 

- проектно-сметная документация; 

- другие документы, отражающие специфику 

проекта. 

Авторы выражают благодарность проф. 

Рувинскому О.Е. заучастие в обсуждении 

результатов. 


1 Раскина, А.Л. Руководство по применению 

стандарта ИСО 9001: 2000 в строительстве 

[Текст] – М., РИА «Стандарты и качество», 

2001. – 160 с. – («Дом качества», вып.3 (12)). 

2 Подольский, М.С. Особенности применения 

стандарта ИСО 9001:2000 в проектных 

организациях. [Текст] / П.Г. Степченков// 

Стандарты и качество. - 2006. - №5. – с.46-50. 

3 Зотов, Ф. П., План обеспечения качества – 

регламент выполнения контрактной 

спецификации. [Текст] / М.И. Истомин 

//Технологии качества жизни, - 2002. –т.2 - 

№1.- с. 15-26. 

СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА СТАТИСТИЧЕСКОГО ПРИЕМОЧНОГО 

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ 

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА 

Преловская М. И., Сыремпилова С. Г. 

Восточно – Сибирский государственный технологический университет, Россия, 

г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 «а». 

E-mail:metrolog@esstu.ru 

Известно, что оперативное управление 

качеством на предприятии, работающем по 

моделям ISO 9000, осуществляется с 

использованием статистических методов. Особую 

значимость статистические методы приобрели в 

машиностроении, где проблеме качества всегда 

уделялось пристальное внимание. 

При внедрении статистических методов 

контроля и управления качеством на одном из 

предприятий машиностроительного комплекса 

города Улан-Удэ возникла задача составления 

оптимального плана выборочного приемочного 

контроля качества. 

158


В качестве объекта контроля были выбраны 

три типоразмера болтов с шестигранной головкой, 

имеющих широкое применение в машиностроении. 

Выбор объекта выборочного контроля 

обусловлен рядом факторов, основными из 

которых являются: массовость производства, 

применение разрушающих методов контроля, а 

также степень значимости объекта в 

технологическом цикле. 

На сегодняшний день выборочный контроль 

рассматриваемых деталей проводится по 

отраслевой нормали, согласно которой от каждой 

партии отбирают для контроля «5 % от партии, но 

не более 100 шт.» вне зависимости от размера 

партии. При таком подходе к организации 

выборочного контроля не учитываются 

нормативные значения рисков потребителя и 

поставщика, уровней качества. Следовательно, 

можно предположить, что выборка 

нерепрезентативна, а результаты контроля не 

могут достоверно отражать качество партии. 

Решения, принятые по результатам контроля 

нерепрезентативной выборки, могут быть 

ошибочными, влекущими за собой последствия 

как экономические, так и технологические. 

Исходя из вышесказанного, возникает 

необходимость в составлении планов контроля с 

применением математико - статистических 

методов. 

Несмотря на преимущества применения 

статистических методов управления, их 

распространение в отечественном производстве 

довольно ограничено. Такое положение 

сложилось в силу многих причин. Основной 

является то, что на сегодняшний день принято 

множество стандартов и рекомендаций, 

применение которых на производстве затруднено 

в связи с тем, что многие стандарты носят общий 

характер и требуют дополнительной адаптации. 

Значительный математико - статистический 

аппарат, используемый для расчетов таблиц, 

регламентирующих стандартные планы контроля, 

делает практически невозможным 

корректирование плана контроля. Сложные 

расчеты также не позволяют потребителю 

стандартов при необходимости провести расчет 

плана контроля для конкретных условий, не 

охваченных таблицами нормативной 

документации по статистическим методам 

приемочного контроля качества продукции. Это 

ограничивает возможности творческого подхода к 

применению статистических методов при ее 

выборочном контроле. 

В стандартах, регламентирующих выбор 

планов выборочного контроля, составление 

планов контроля основано на применении 

оперативных характеристик при ограниченном 

наборе значений α, β, AQL, LQ [1]. Данный способ 

задания исходных данных недостаточно отражает 

особенности и цели производственных процессов 

производителя и потребителя. 

Управление затратами может оказаться 

неэффективным, если, например, задание 

производителем α=0,1 будет приводить к 

значительному перерасходу ресурсов при частой 

ошибочной отбраковке заведомо годных партий, а 

уже α=0,05 - к избыточно жесткому контролю. 

Один из способов преодоления, данной ситуации - 

определение «точных» значений α и β. 

Дискретность значений AQL и LQ также снижает 

эффективность выборочного приемочного 

контроля качества. Это обусловлено тем, что 

значения AQL и LQ в конкретной ситуации могут 

отличаться от значений, регламентированных в 

стандартных планах, в связи с чем, приходится 

брать приближенные к стандартным значения 

приемлемого и браковочного уровней качества, и 

по ним составлять план контроля. Это, в свою 

очередь, противоречит принципу системы 

выборочного приемочного контроля: составление 

плана контроля исходя из своих, присущих 

производству, уровней качества продукции. В 

практике контроля партий принято выбирать 

значения α и β среди ограниченного набора чисел, 

таких, как 0,01, 0,05, 0,1 и некоторых других. 

Именно для этих значений составлены 

популярные статистические таблицы для 

разработки плана единичной выборки. 

Также выбор (1—α) и β целесообразно 

осуществлять совместно из условия минимума 

общих затрат, возникающих из-за ошибок 


В связи с этим составление плана контроля для 

особых условий необходимо осуществлять 

непосредственно по оперативным 

характеристикам, положенным в основу стандарта 

[1], а также графоаналитическим методом[2]. 

Во всех случаях составление плана контроля 

сводится к решению системы из двух 

трансцендентных уравнений 

F г (n,A c ,P / )=1-α; 

F б (n,A c ,P // )=β, 

где F г , F б - кумулятивные вероятности 

распределения числа годных и бракованных 

изделий в партии соответственно; 

Р', - максимальная доля бракованных изделий в 

партиях, которые следует принимать 

(соответствующая приемочному уровню 

дефектности AQL в %); 

Р"- минимальная доля бракованных изделий в 

партиях, которые следует браковать 

(соответствующая браковочному уровню 

дефектности LQ в %); 

α , β – условные вероятности ошибок 1, 2 рода; 

Основным недостатком метода составления 

плана выборочного контроля на основе 

оперативных характеристик является 

трудоемкость. 

159


Для составления плана выборочного контроля 

Линия AQL 

на основе оперативных характеристик на кафедре 

Nn 

«Метрология, стандартизация и сертификация» 

ВСГТУ (г.Улан-Удэ) разработана программа в 

Линия LQ 

среде DELPHI, позволяющая автоматизировать 

процедуру составления плана контроля. 

35,55 

Для рассматриваемого объекта контроля при 

AQL = 0,01; LQ = 0,18; α = 0,05; β = 0,01, при 

распределении числа дефектных изделий 

по nLQ 

закону Пуассона, характерногоо для больших 

партий, репрезентативный объем 

выборки n=35, 

браковочное число A c = 1 

N AQ 

L 

0 

1 2 

n 

Рисунок 1- Составление плана контроля 

на 

основе оперативных характеристик 

Графоаналитический метод составления плана 


состоит в том, что строятся линии AQL 

и LQ в координатах А с , n . Точка пересечения этих 

линий является решением 


трансцендентных уравнений и дает искомые 


n и A c [2]. 

При тех же исходных данных по методике, 

приведенной в [2] определен план контроля: 

n=35.5, A c =1. Так как n – цельночисленный 

аргумент, за окончательный результат принимаем 

n = 36. 

Рисунок 2 – Графоаналитический 

метод 

составления плана выборочного контроля 

Сравнение планов контроля, составленных по 

оперативным 

характеристикам 

и 

графоаналитическим 

методом, 

показало 

расхождение объема выборки в одну единицу 

изделия, что при 

массовом производстве является 

несущественным. 

Сделанный нами вывод 

дает возможность 

утверждать, что графоаналитический метод дает 

такие же планы контроля, что 

и метод составления 

плана контроля по оперативным характеристикам, 

положенным в основу стандартизованных планов 


Основными 

же преимуществами 

графоаналитического метода по сравнению с 

методом оперативных характеристик являются: 

возможность регулирования 

значений ошибок 

первого и второго рода, возможность адаптации 

метода к производствам любой массовости, что 

особенно актуально при сложившемся положении 

промышленных предприятий 

страны. 


: 

1 ГОСТ Р 50779.71-99 Статистическиее методы. 

Процедуры выборочного 


по 

альтернативному признаку. Часть 1. Планы 

выборочного 


последовательных 

партий на основе 

приемлемого уровня 

качества AQL. 

2 Шишкин И. . Ф. Контроль: Учебное пособие. – 

СПб.:СЗПИ. 1992 

160


ИССЛЕДОВАНИЯ СЕПАРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИКЛОНА НА 

СВЯЗНЫХ ПЫЛЯХ 

Разва А.С. 


E-mail: razva1@sibmail.com 

Очистка воздуха от пыли в аспирационных 

системах проводится в циклонах и фильтрах. 

Часто термодинамические, гидродинамические 

параметры несущего потока и физико-химические 

свойства пыли не постоянны и потому 

пылеулавливающие аппараты работают в 

переменных режимах. Устойчивость 

обеспыливания газов в наиболее 

распространенных циклонных аппаратах 

определяется условиями взаимодействия частиц 

пыли с ограничивающими поток поверхностями; 

формированием отложений пыли, изменяющих 

конфигурацию потоков и нарушающих 

механизмы выделения частиц, что приводит к 

уменьшению эффективности сепарации пыли. 

При анализе процессов отложения пыли 

сравнивают силы упругого отскока и силы адгезии 

частицы к поверхности. Отношение этих сил 

прямо пропорционально кубу диаметра частицы 

[2]. Таким образом, для мелких частиц силы 

адгезии и аутогезии при их взаимодействии со 

стенкой являются преобладающими. В [3] 

показано, что даже в прямолинейном канале 

происходит активное осаждение частиц на стенку. 

Под мелкими частицами подразумеваются 

частицы полностью увлекающиеся 

турбулентными пульсациями. В пристеночной 

области возникает поток частиц, направленный к 

поверхности, обусловленный турбулентной 

миграцией частиц. Скорость частиц 

миграционного турбулентного переноса 

определяется формулой 

1 dV ′ 

∆ U m 

= − V ′( 

y) 

τ 

2 dy 

, 

где V´ – амплитуда пульсационного движения 

молей газа; τ – время релаксации частиц, 

τ = 

2 

ρδ 

δ 

ρ 18ν 

; у – расстояние от стенки. 

Максимальное значение этой скорости находится 

yu * 

y = 

+ 

на расстоянии y + =12,7; 

; ∗ –скорость 

трения, ν – коэффициент кинематической вязкости 

газа. Расчет показывает, что длина инерционного 

u 

пробега в ламинарном подслое равна 0,9· ∗ ·τ. 

Таким образом, для реального потока, 

обтекающего шероховатую поверхность, 

оказывается, что на самой стенке нормальная к 

поверхности скорость частицы отлична от нуля, 

ν 

u 

поскольку ламинарный подслой на выступах 

шероховатостей поверхностей отсутствует. 

На первом этапе образования отложений 

формируются монослои из мелких частиц, 

сглаживающие поверхности, на которых 

формируется ламиниризованное течение воздуха с 

малым диспергирующим воздействием на 

отложения. По мере нарастания отложений в них 

могут внедряться крупные частицы, уплотняющие 

эти отложения. 

При поступлении в циклон агломератов из 

мелких частиц они уже при повороте потока 

выпадают на стенку и прилипают к ней. В этом 

случае, в зависимости от массы этих агломератов 

и координат их расположения во входном сечении 

циклона, налипание будет неравномерным, и 

образуются неровности на поверхности. 

Большие циклоны, вопреки теории, обладают 

способностью улавливать и мелкие частицы, 

поскольку вблизи поверхностей действуют 

дополнительные инерционные силы, 

возникающие при турбулентном переносе частиц 

в условиях больших градиентов пульсационных 

скоростей частиц в направлении к поверхности. В 

больших циклонах вследствие меньших 

центростремительных ускорений вблизи 

ограничивающих поток поверхностей налипание 

агломератов, состоящих из мелких частиц, менее 

вероятно. 

В лабораторных условиях были проведены 

испытания циклона СК-ЦН-34 диаметром 90 мм 

на узкофракционированных пылях различной 

крупности. В качестве пыли использовались 

шлифпорошки (корунд) М1, М10, М14, М40, 

изготовленные в ООО "НПО МИПОР" г. Томск. 

Гранулометрический состав микропорошков 

соответствует требованиям ГОСТ 3647, ОСТ 

2МТ71-1. 

Работа проводится как на моно порошках, так 

и на композициях порошков. Циклон СК-ЦН-34 

диаметром 90 мм выполнен из нержавеющей 

стали, пылеприемник представляет собой трубку 

диаметром 40 мм и длиной 1000 мм. Емкость 

циклона вместе с пылеприемником составляет 2 

дм 3 . Расход воздуха 25-35 м 3 /ч. Момент забивки 

циклона определялся по резкому уменьшению 

разрежения в пылеприемнике. В таблице отражен 

факт зависимости работы циклона от влажности 

воздуха. 

Микропорошок М1, при малых подачах 

материала, оседает на стенке циклона – силы 

адгезии больше сил аутогезии. Поступление пыли 

в пылеприемник с увеличением количества 

161


подаваемого материала увеличивается 

незначительно. Для материала М10 также 

наблюдалось скопление пыли в верхней части 

стояка, забивка циклона происходила при 

повышенной влажности воздуха. Также влияние 

оказывает концентрация пыли во входном потоке. 

Для микропорошка М14 характерно наличие 

рыхлых отложений в пылеприемнике при 

поступлении сгустков из циклона, однако на унос 

пыли эти эффекты влияют незначительно. Для 

порошка М40 отложения отсутствуют. 

Анализ причин зависания порошка М10 

показал, что в них содержится большое 

количество мелких частиц. Расчет показывает, что 

при содержании, например, одномикронных 

частиц в количестве 1 % в порошке М10 их число 

оказывается в 10 раз больше, чем 

десятимикронных частиц. На цементной пыли 

эффективность по улову равна 96-98% в 

зависимости от относительной влажности 

несущего потока. 

Прочностные и реологические свойства 

порошков связывают с их способностью 

удерживать вертикальный откос. 

Грубодисперсные сыпучие порошки не обладают 

такой способностью. С увеличением 

аутогезионной способности и внутреннего трения 

порошкообразный материал приобретает 

прочность, достаточную для того, чтобы 

противостоять разрушению под действием 

собственной тяжести. 

Таблица. Результаты опытов по исследованию 

отложений пыли в циклоне 

Марка 

Налипание, 

порош 

-ка 

% 

Отн. 

влаж 

н. 

% 

Эффек 

т-ость 

по 

уносу, 

% 

Эффек 

т-ость 

по 

улову, 

% 

М1 48 99,4 16,5 82,9 

М1 60 99,1 10,5 88,6 

М10 44 99,3 82,2 17,1 

М10 66,5 98,4 42,3 56,1 

М14 44 99,5 85,8 13,7 

М14 60 99,3 66,7 32,6 

М40 44 99,7 99,7 0 

М40 66,5 99,7 99,7 0 

В качестве основного показателя 

аутогезионного взаимодействия частиц в [5,6] 

предложено применять прочность на разрыв. По 

величине этого показателя пылевидные материалы 

подразделяют на неслипающиеся, 

слабослипающиеся, среднеслипающиеся, 

сильнослипающиеся. Число контактов, от которых 

зависит прочность сыпучего материала, 

определяется числом частиц в единице объема, 

т.е. от способа их упаковки и размера частиц, и 

определяется пористостью дисперсного тела. 

Структура большинства сыпучих материалов 

характеризуется хаотически расположенными 

цепочками частиц. Число контактов, 

приходящееся на каждую частицу, определяется 

координационным числом. Для сферических 

крупных частиц известны соотношения между 

координационным числом и пористостью. В [7] 

приведены сведения о порозности сыпучего 

материала для глобулярных (монодисперсных), 

бинарных систем из сферических частиц, а также 

систем из четырех фракционных компонент 

сферических частиц (П=0,66-0,029). 

Было сделано предположение, что существует 

аналогия между процессами уплотнения под 

действием сжимающих нагрузок, приводящих к 

разрушению агломератов, но не самих частиц, и 

процессами формирования отложений под 

воздействием ударов агломератов частиц, 

выходящих из потока на криволинейную 

поверхность за счет центробежных сил. Поэтому 

был разработан метод, позволяющий проводить 

экспресс - индикацию связности порошков. 

Получены корреляции между показателем 

связности исходной пыли и отложениями пыли в 

циклоне. Определение связности исходной пыли 

позволяет прогнозировать поведение системы 

газоочистки, что может быть учтено при 

проектировании. 


(грант 06-08-00054). 


1 1.Василевский М.В., Разва А.С., Зыков Е.Г., 

Логинов В.С. Надёжность работы циклонов в 

аспирационных сетях // Современная техника 

и технологии в медицине, биологии и 

экологии: Материалы VII Междунар. науч.- 

практ. конф. / ЮРГТУ (НПИ).- 

Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006.-72 с. 

3. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. – М.: 

Химия, 1976. – 432 с. 

2 3.Медников Е.П. Турбулентный перенос и 

осаждение аэрозолей. – М.: Наука, 1981. – 

176 с. 

3 4.Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика 

внутренних потоков в полях массовых сил. – 

2 изд. перераб. и доп. – 

М.:Машиностроение.1980. – 240 с. 

4 5.Зимон А.Д., Андрианов Е.И. Аутогезия 

сыпучих материалов. – М.: Металлургия, 

1978. – 288 с. 

5 6.Андрианов Е.И. Методы определения 

прочностных реологических характеристик 

порошкообразных материалов. – М.: Химия, 

1981. – 256 с. 

6 7.Генералов М.Б. Механика твердых 

дисперсных сред в процессах химической 

технологии: Учебное пособие для вузов. – 

Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002.–592с. 

162

ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС И МЕТОД ОЦЕНКИ 

ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА 

АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ 

Савельев К.В., Фролов О.И., Абрамов А.Д. 

Самарский государственный технический университет, Россия, г. Самара, 

ул. Молодогвардейская, 244 

E-mail: Oif2@samtel.ru 

Шероховатость поверхности деталей машин и 

механизмов во многих случаях является 

определяющим фактором, влияющим на их 

надежность и долговечность. 

В настоящее время о микро и макро 

неровностях судят по профилограммам 

поверхности. При этом наибольшее 

распространение в заводских условиях получил 

щуповой метод. Достоинства и недостатки этого 

метода рассмотрены в работе [1]. 

В рассматриваемой работе предложен новый 

метод оценки шероховатости поверхности, 

основанный на использовании оптической 

системы, позволяющей регулировать в заданных 

пределах увеличение исследуемого участка 

поверхности, источника параллельного светового 

потока, видеокамеры с горизонтальным 

разрешением 580 ТВЛ и матрицей ПЗС, 

имеющей 752x582 элемента, персонального 

компьютера и специально разработанного 

программного обеспечения. 

В качестве исследуемых поверхностей были 

взяты четыре образца с различной 

шероховатостью, полученных строганием из ст.40. 

Для этих же образцов на профилографе модели 

SJ-201P были записаны профилограммы и 

определены стандартные параметры 

R 

шероховатости: образец №1 - 

a = 1.2 ± 0.2 мкм, 

R 

образец №2 - 

a = 2.75 ± 0.25 мкм, образец 

R 

№3 - 

a = 5.4 ± 0.3 мкм и образец №4 - 

Ra 

= 11.2 ± 0.5 мкм. 

Оптико-электронная система комплекса была 

настроена таким образом, что анализируемая 

поверхность эталонных образцов имела размер 

3x2.5 мм, световой поток падал на 

исследуемую поверхность под углом 45º. Формат 

видеокадра, записываемого в память компьютера, 

составлял 320x240 пикселей. Видеоизображения 

этих поверхностей приведены на рис.1. 

Образец №1 Образец №2 

Образец №3 Образец №4 

Рис.1. Видеоизображения исследуемых 

поверхностей 

Как видно из приведенных рисунков, 

выбранные образцы для исследования 

существенно отличаются друг от друга. В 

полученных изображениях при использовании 

черно-белой видеокамеры на каждый пиксель 

отводится три одинаковых байта. В связи с этим 

для устранения избыточности исходное 

изображение поверхности преобразовывалось в 

формат 1 пиксель-1байт, и при этом еще удалялся 

заголовок файла. Таким образом, диапазон 

изменения видеосигнала по яркости составил 0- 

255 условных единиц. 

Для определения признаков, по которым с 

заданной вероятностью можно распознать 

исследуемую поверхность, т.е. отнести её к тому 

или иному диапазону шероховатости, была 

разработана следующая методика. 

Многоградационное по яркости черно-белое 

изображение преобразовывалось в бинарное. Для 

этого весь кадр разбивался на окна размером 

64x60 пикселя и в каждом окне подсчитывался 

B 

ср 

средний уровень яркости . Затем яркость 

B 

каждого пикселя 

i из выделенного окна 

сравнивалась 

с 

B ср 

для этого окна, и 

производилось преобразование по правилу: 

i 

B B 

=0FFH, если 

i ≥ 

ср и 

B 

i =00H, если 

B B 

i < 

ср , 

где 1≤ i ≤3840. Указанный оптимальный размер 

окна для данных изображений был найден 

экспериментально. 

Для определения автокорреляционных 

функций в бинарном изображении начиная с 

первой верхней строки выделялась полоса 320x60 

пикселей. По центру этой полосы задавался 

эталон размером 64x60 пикселя. Размер эталона 

B


также был определен экспериментально после 

анализа найденных автокорреляционных 

функций. Этот эталон перемещался по всей 

выделенной полосе с шагом в 1 пиксель. При 

каждом совмещении эталона с текущим 

фрагментом бинарного изображения 

подсчитывалась сумма совпавших пикселей в 

эталоне и текущем фрагменте. Этой сумме 

придавалось смысловое значение коэффициента 

корреляции. Для получения нормированного 

коэффициента корреляции найденная сумма 

делилась на 3840. Таким образом, при полном 

совпадении эталона и текущего фрагмента 

изображения коэффициент корреляции принимал 

значение, равное 1, которому в памяти 

компьютера сопоставлялся байт со значением 

0FFH. Нулевому значению коэффициента 

корреляции при полном несовпадении эталона и 

текущего фрагмента соответствовал байт со 

значением 00H. После подсчитанной 

автокорреляционной функции в выделенной 

полосе, задавалась следующая полоса того же 

формата, но смещенная вниз по вертикали на один 

пиксель и в ней производились те же самые 

вычисления, что и в первой полосе. Общее 

количество таких полос в кадре 320x240 пикселей 

было 180 штук, а количество найденных 

коэффициентов корреляции в полосе составило 

256 значений. Таким образом, после обработки 

всего бинарного кадра получалась 

многоградационная автокорреляционная 

поверхность размером 256x180 байт. Как видим, 

предлагаемая методика определения 

коэффициента корреляции существенно 

отличается от методики, рассматриваемой в 

классической теории вероятностей [2]. 

Для получения статистической информации о 

распределении периодов изменения 

коэффициентов корреляции было выполнено 

преобразование 

многоградационных 

автокорреляционных поверхностей в бинарные В 

этом случае задавался средний уровень яркости 

B 

ср , равный 80H, что соответствовало 

коэффициенту корреляции 0.5. Затем каждый байт 

автокорреляционной поверхности сравнивался с 

Bср 

и принималось решение: если 

Bi 

≥80H, то 

B 

i =0FFH, если 

B 

i


технической конференции: ”Высокие 

технологии в машиностроении”, Самара, 

2005г. 

2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. 

Для ВУЗов. – 5-е издание. Стар-М.: Высш. 

шк., 1998, - 571 с. 

ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА В 

ЗАВИСИМОСТИ ОТ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

Сафонова С.В., Куликова Н.В., Сухова М.Г. 

Томский педагогический университет, Россия, г.Томск, пр. Комсомольский, 75 

E-mail: tgpufbg@mail.ru 

Выявление климатов с комфортными и 

дискомфортными условиями для 

жизнедеятельности человека имеет 

принципиальное значение, т.к. происходят 

экологические изменения окружающей среды, 

климата, изменилось состояние здоровья 

населения в России. Публикации по комплексной 

оценке климатов для условий жизнедеятельности 

человека последние десятилетия практически 

отсутствуют, хотя страна нуждается в таких 

исследованиях из-за большой миграции 

населения, вахтовых работ. 

Материалы и методы исследования. В работу 

включили 65 студентов университетов, здоровых 

лиц, разделенных на 2 группы: 1-я гр. - 33 чел. - 

жители г. Горно-Алтайска и 2-я гр. - 32 чел.- 

жители г. Томска. Они являлись коренными 

жителями вышеприведенных местностей, где и 

проводились исследования. Средний возраст в 

группах не имел различий и составил 

соответственно 19,1±0,2 и 19,4±0,5. Изучены 

некоторые показатели сердечно-сосудистой и 

вегетативной нервной системы (ВНС), 

переносимость физических нагрузок. Результаты 

обрабатывались с помощью критериев Стьюдента 

Результаты исследования. Климат юга 

Западной Сибири (где находится г.Томск) [3] 

формируется под влиянием атмосферных 

процессов, отличающихся большим 

разнообразием. 

Зимой над территорией Западной Сибири 

погоды формировались в азиатском антициклоне, 

центр которого располагался над Монголией и его 

западный отрог был направлен на Западную 

Сибирь. В азиатском антициклоне образовывался 

очень холодный местный континентальный 

умеренный воздух. Аномально низкие 

температуры сохранялись долго, до 10-15 дней 

подряд. Циклоническая деятельность, 

преобладавшая в первой половине зимы 

развивалась на арктическом и полярном фронтах. 

Смещение северо-западных циклонов 

обуславливало смену теплой погоды на холодную 

с сильными ветрами и низовыми метелями. Роль 

юго-западных циклонов - с их выходом связаны 

резкие потепления, как правило, приводившие к 

учащению метеотропных реакций. Из 

фронтальных разделов наиболее часто имело 

место появление метеотропных реакций, 

связанных прохождением теплых фронтов, хотя и 

антициклональные погоды также вносили свой 

вклад. 

Для весны типичны наиболее частые, в 

сравнении с другими сезонами года, нарушения 

зонального переноса воздушных масс, ослабление 

азиатского антициклона, смещение полярного и 

арктического фронтов к северу, усиление 

интенсивности южных вторжений. Периоды 

резких потеплений быстро сменялись мощными 

“обвалами” холодного воздуха, как правило, 

арктического происхождения. 

Для лета характерен западно-восточный 

перенос атмосферных процессов. Появление 

неблагоприятных периодов погоды 

обусловливалось обычно малоградиентными 

полями пониженного или повышенного давления. 

При таких условиях формировались “душные” 

погоды (абсолютная влажность более 18 мб), 

нередко с грозами и ливневыми осадками, 

связанными с выносом теплого воздуха при 

интенсивном развитии среднеазиатской 

термической депрессии (фон пониженного 

давления), а также выходом отдельных ядер 

азорского антициклона (фон повышенного 

давления). 

Осенний период характеризовался 

нарушениями зональной циркуляции, хотя и не 

столь частыми, как весной. Преобладающими 

здесь являлись циклоны, приходившиеся на 

рассматриваемую территорию по западным и 

северо-западным траекториям. Горно-Алтайск 

находится в Северной Алтайской провинции, 

расположен в долине р. Майма, загороженной горами 

от господствующих ветров. С октября по 

апрель город находится в зоне действия 

Азиатского антициклона, обусловливающего 

большое влияние повторяемости неблагоприятных 

метеорологических факторов. Наиболее 

характерными местными ветрами являются фены, 

горно-склоновые и горно-долинные ветры. 

Фены – это местные нисходящие ветры, часто 

сильные и порывистые, с высокой температурой и 

165


пониженной относительной влажностью воздуха, 

дующие с гор в долины. Для холодного периода 

года на Алтае характерна большая повторяемость 

фенов и устойчивость погоды с признаками 

фенов. В основе образования фенов находятся 

особенности географического положения Алтая, 

на юго-востоке которого располагается центр 

Азиатского антициклона, самого крупного 

термического максимума на Земле, на северозападе 

– Западно-Сибирской равнины – 

транзиторной области фронтальных циклонов. 

Самым чутким индикатором, отражающим 

повторяемость фенов, служит сумма температур 

за период с температурой ниже -10 о С. В Северном 

Алтае в диапазоне высот от 200 до 500 м градиент 

суммы температур ниже -10 о С на каждые 100 м 

высоты днища долин варьирует от +50 до - 400 о С. 

Горно-склоновые и горно-долинные ветры – 

это ветры, характеризующиеся суточной 

периодичностью. Днем они направлены вверх по 

долине (склону), ночью – вниз. Горно-долинные 

ветры возникают вследствие возмущения 

рельефом термобарического поля атмосферы. Во 

многих долинах Алтая защищенность от 

общециркуляционных ветров является 

благоприятным условием развития горнодолинной 

циркуляции. Горно-склоновый ветер в 

теплый период года в антициклональную погоду 

образуется повсеместно. В долине реки Майма 

дневной склоновый ветер более четко выражен в 

первую половину дня, а отсутствие скальных 

поверхностей в долине обусловливает 

сравнительно большие скорости ветра. 

По наличию естественной ультрафиолетовой 

радиации Алтай отнесен к зоне комфорта: средняя 

продолжительность солнечного сияния -1900-2000 

ч в течение года сочетается с оптимальным 

ультрафиолетовым излучением. 

Общими свойствами биоклимата Северной 

Алтайской провинции являются: большая 

изменчивость погоды, большие суточные 

амплитуды температур и хорошая обеспеченность 

ультрафиолетовой радиацией. 

Клинические исследования проведены в обеих 

группах в начале июля 2005 г. Изучение 

некоторых показателей сердечно-сосудистой 

системы, установило, что в обеих группах средние 

показатели сердечных сокращений, 

систолического и диастолического артериального 

давления находятся в пределах нормальных 

величин. 

Но у студентов, проживающих с рождения в 

условиях низкогорного климата (1 гр.), 

достоверно ниже систолическое (106,7±1,9 мм рт. 

ст., Р< 0,05) и диастолическое (64,5±1,7 мм рт. ст., 

Р 0,05). Также по 

частоте дыхания в 1-й и 2-й группах различий не 

получено, соответственно: 15,5±1,4 и 15,6±2,2 в 

мин (р> 0,05). 

Для исследования вегетативного тонуса мы 

использовали вегетативный индекс Кердо (ВИ) 

[1]. В 1-й группе у 78,8% студентов выявлены 

положительные значения ВИ, а во 2-й группе – 

лишь у 33%. 

Повышенный симпатический тонус 

свидетельствует о повышении основного обмена, 

об увеличении расхода энергии в организме в 

покое у большинства студентов, проживающих в 

условиях низкогорного климата. При помощи 

коэффициента Хильдебранта можно определить 

взаимоотношения сердечно-сосудистой и 

дыхательной систем. В норме коэффициент равен 

2,8-4,9 относительных единиц. Изменения за 

пределы нормы свидетельствуют об их 

рассогласованности и характеризуются за счет 

чего: учащения пульса, либо нарастания одышки 

(в первом случае >4.9; во втором- 0,05) и максимальной скоростью 

(1 гр. - 175,0±9,2 и 2 гр.- 167,0±14,1 Вт, Р> 0,05). 

Заключение. У студентов, проживающих в 

условиях низкогорного и равнинного климата, 

показатели сердечно-сосудистой системы (частота 

сердечных сокращений, систолическое и 

диастолическое артериальное давление) находятся 

в пределах нормальных величин. 

166


Но в условиях низкогорного климата у 

студентов достоверно ниже систолическое и 

диастолическое артериальное давление и у 

большинства выявлено преобладание 

симпатического тонуса вегетативной нервной 

системы. В группах студентов, проживающих 

постоянно в условиях различного климата 

(равнинного и низкогорного) не прослеживается 

различий в переносимости нагрузок при ходьбе по 

горизонтальной поверхности. 


1. Вегетативные расстройства: Клиника, 

лечение, диагностика / Под ред. А.М. Вейна. 

М.: Медицина, 2000. 752 с. 

2. Набиулин М.С., Кутькин В.М. Некоторые 

механизмы экономизации энергозатрат при 

различных видах двигательной активности. // 

Бюлл. СО РАМН, №1, 1995. С. 72-75. 

3. Н.В.Куликова, А.Т.Тепляков Экология 

среды обитания и патология сердца.- Томск, 

2004 г.- Изд-во ТГПУ. 171 с. 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ 

СИСТЕМ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ (НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ 

«ВАРИАНТ 1») 

Семёнов Д.Е., Облупин А.Г. 


E-mail: dimomans@tpu.ru 

В настоящее время система образования в 

России находится на стадии реформирования: 

классическая школы постепенно вытесняется 

инновационной, имеющей совершенно иные 

целевые установки: 

Если для традиционного учебного заведения 

целью является развитие научного потенциала за 

счет воспроизведения интеллектуальных 

ресурсов, то целью инновационного ВУЗа 

является формирование творческой личности, 

способной быть конкурентоспособной в 

современных социально-экономических условиях. 

Это возможно, в том числе, и за счет внедрения в 

деятельность вуза инновационных процессов и 

технологий, базирующихся на принципе 

индивидуализации обучения. Современный 

уровень развития информационных технологий 

позволяет обычному пользователю обращаться к 

электронным библиотекам, информационным 

образовательным порталам и 

автоматизированным системам тестирования 

знаний, и даже получать дистанционное 

образование. Но для эффективного использования 

этих технологий нужны новые методы обучения, 

которые бы облегчали и ускоряли передачу 

знаний студентам, бакалаврам и магистрам, 

активизировали процесс их усвоения, обучали 

приемам самостоятельной работы с учебным 

материалом, повышали производительность 

учебного труда и труда преподавателя. 

Индивидуализация и увеличение темпов 

обучения, в свою очередь, требует изменения не 

только существующей информационной 

инфраструктуры ВУЗов, но и пересмотра 

преподавателями существующих шаблонов 

деятельности в пользу: 

- Осуществления контроля динамики 

успеваемости; 

- Непрерывной оценка актуальности 

материала; 

- Увеличения доли самоконтроля студентов; 

- Повышения эффективности реализации 

процесса контроля. 

Таким образом, качественное изменение 

деятельности ВУЗов однозначно требует 

реализации процессов внедрения новаций. 

Основная часть 

Применение автоматизированных средств 

контроля знаний учащихся позволяет комплексно 

решить задачу индивидуализации обучения и 

повышения качества образования за счет: 

- повышения эффективности процесса оценки 

знаний (снижение временных затрат 

преподавателей и студентов, увеличение 

объективности и точности оценки знаний); 

- ведения комплексной статистики по всем 

студентам и дисциплинам; 

- использования индивидуального, 

дифференцированного подходов на занятиях 

по данному курсу (входная, промежуточная и 

итоговая оценка знаний). 

В настоящее время наиболее проработанной 

методикой для реализации автоматизированного 

контроля знаний является методика тестирования 

- она широко распространена в Европе и США во 

всех звеньях системы общего и 

профессионального образования. 

В нашей стране, несмотря на очевидные 

выгоды от внедрения автоматизированных систем 

контроля знаний, учебные заведения с опаской 

подходят к решению этой задачи, а предлагаемые 

оригинальные подходы зачастую не отвечают 

требованиям к современным системам, так как: 

- являются закрытыми по своей архитектуре, 

что не позволяет преподавателям 

167


формировать требуемую структуру и 

содержание вопросов; 

- ориентированы на разовое использование и не 

помогают в реализации задачи отслеживания 

изменения динамики знаний; 

- рассчитаны на использование в заданиях только 

текстового материала. 

Еще одной причиной, которая мешает 

внедрению систем тестирования в 

образовательные учреждения, связана со 

сложившемся мнением о том, что тесты, в отличие 

от устной формы проведения экзаменов, не 

позволяют определить целостность и глубину 

знаний учащихся. Это мнение во многом 

ошибочное, так как: 

Во-первых, в полуформальной беседе, к 

которой зачастую сводится устный экзамен, 

достаточно трудно определить реальный уровень 

знаний учащегося, так как на ответ учащегося 

зачастую накладывается монолог экзаменатора. 

Во-вторых, устный экзамен в большей степени 

рассчитан на проверку фундаментальных знаний в 

предметной области, но не практических умений, 

которые можно проверить только серией 

практических задач, которые в настоящее время 

выражаются в решение задач «на листке», что 

соответствует самому простому варианту теста. 

Автоматизированные системы позволяют 

применять широкий набор мультимедийных 

средств, в том числе видео- и аудиовопросы, что 

имитирует учащемуся реалистичные задачи. 

В рамках настоящей работы создана 

автоматизированная система контроля знаний 

«Вариант 1», которая изначально проектировалась 

с целью обеспечения деятельности 

инновационного ВУЗа за счет реализации 

следующих основополагающих принципов: 

- Подготовка тестовых заданий 

преподавателями – «Вариант1» предлагает 

на выбор два базовых механизма создания 

вопросов: через широко распространенный 

текстовый процессор MS Word (в том числе 

поддерживается механизм Drag and Drop для 

существующих документов) и с помощью 

мастера создания вопросов. 

- Экспертная оценка сложности заданий - 

коллегиальное построение и оценивание 

параметров тестовых заданий (в том числе 

важности, сложности и степени истинности 

ответов) позволяет существенно уменьшить 

важнейший недостаток индивидуального 

контроля знаний – его субъективность. 

- Централизованное накопление и 

согласование тестовых заданий - 

составленные и оцененные экспертами 

тестовые задания накапливаются в базе 

данных системы тестирования и 

обрабатываются специалистом по 

соответствующей дисциплине, исполняющим 

обязанности тематического редактора, 

который устраняет возможное дублирование 

заданий и организует взаимодействие 

экспертов. 

- Унификация инструментальных средств 

контроля знаний и подготовки тестовых 

заданий - образовательные учреждения 

должны использовать унифицированное 

программное обеспечение системы 

тестирования, инвариантное к его 

содержательному наполнению. 

Комплекс программ «Вариант1» – это 

распределенная компьютерная система 

тестирования в реальном режиме времени. 

Структурно система «Вариант1» состоит из 

трех элементов: «Модуль управления тестами», 

«Модуль тестирования» и СУБД MySQL с базой 

тестовых заданий. Клиентская часть реализована в 

среде Borland C++Builder. 

Комплекс предназначен для использования на 

IBM-совместимых компьютерах в операционных 

системах Microsoft Windows 98/Ме/2000/XP и 

выше. 

В качестве основных преимуществ системы 

«Вариант1» можно отметить: 

- использование клиент-серверной технологии, 

позволяющей создавать единый сервер 

тестирования уровня кафедры, факультета 

или вуза; 

- применение текстового редактора MS Word в 

качестве основного интерфейса создания 

тестовых заданий, что минимизирует затраты 

на обучение пользователей применение 

системы тестирования «Вариант1» и 

обеспечивает возможность импорта уже 

существующих баз вопросов, созданных в 

MS Word, через механизм drag-and-drop; 

- поддержка современных мультимедийных 

материалов (графика, звук, видео); 

- обеспечение приватности и целостности 

хранимых тестовых заданий через разделение 

полномочий пользователей и прав их доступа 

к ресурсам (авторизации и шифрование); 

- сбор и хранение исторической информации, 

позволяющей отслеживать динамику 

изменения качества знаний учащихся на всем 

протяжении процесса обучения; 

- возможность формирования теста из набора 

существующих заданий случайным образом; 

- ведение статистики в разрезе студентов и 

тестов, что позволяет оценивать сложность 

каждого вопроса или теста, как комбинации 

вопросов; 

- поддержка основных видов тестовых 

заданий: закрытая форма (multiple choice 

item), открытая форма (free response item), на 

установление соответствия (matching choice); 

- наличие механизма расчета вторичных 

баллов на основе однопараметрического 

метода Раша [3-4], которая позволяет 

168


внедрить личностный подход во многом в 

обезличенную методику тестирования. 


Создание распределенной компьютерной 

системы тестирования в реальном режиме 

времени «Вариант 1» позволяет говорить о 

разработке комплекса программ для создания, 

хранения тестовых материалов, пригодных для 

проведения независимой и максимально 

объективной оценки качества знаний 

обучающихся, качества образования на разных 

образовательных ступенях. 


1. http://www.fepo.ru – Интернет-экзамен в 

сфере профессионального образования. 

2. http://www.csd.tsu.ru - Интернет-сайт 

факультета информатики ТГУ. 

3. Нейман Ю.М., Хлебников В.А. Введение в 

теорию моделирования и параметризации 

педагогических тестов. - М.: Прометей, 2000, 

- 168 c. 

4. Rasch G. Probabilistic Models for Some 

Intelligence and Attainment Tests. – 

Copenhagen, Denmark: Danish Institute for 

Educational Research, 1960, – 250 p. 

РАЗРАБОТКА БЛОКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ 

КОМПТОНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ 

Силантьев Н.И., Капранов Б.И. 

Томский политехнический университет, 634050, г.Томск, пр. Ленина 30 

Е-mail: silantyev1b21@km.ru 

В настоящее время среди рентгеновских 

методов неразрушающего контроля одним из 

ведущих является комптоновская томография, 

решающая большой спектр задач при 

одностороннем доступе к объекту, что является 

основным её преимуществом, в конкретные 

возможности которого входят регистрация 

различного рода дефектов и измерение толщины 

покрытий материалов. 

Комптоновская томография основана на 

комптоновском рассеянии, суть которого 

заключается в рассеянии первичного γ-излучения 

в результате его воздействии на исследуемый 

объект, на регистрации и обработке полученного 

рассеянного излучения. 

Комптоновская томография основана на 

комптоновском рассеянии, суть которого 

заключается в рассеянии первичного γ-излучения 

в результате его воздействии на исследуемый 

объект, на регистрации и обработке полученного 

рассеянного излучения. 

Возможность одностороннего контроля 

возможна благодаря углу рассеяния до 180 0 , 

причём его интенсивность зависит только от 

плотности и ослабляющих свойств 

просвечиваемого материала. Эта интенсивность 

может быть использована для получения 

изображения внутренней структуры материала. 

Преимуществом комптоновской томографии 

является исследование рассеянных фотонов, 

каждый из которых несёт информацию о 

положении точки взаимодействия на первичном 

луче, т.е. точную позиционную информацию. 

Основными параметрами устройств 

томографии, определяющими потребительские 

свойства является: 

• пространственная разрешающая способность, 

• разрешение по плотности, 

• время получения изображения, 

• массогабаритные характеристики. 

Применяется данный вид томографии для 

контроля конструкций и узлов авиа- и ракетнокосмической 

техники, объектов химической и 

машиностроительной отраслей, судостроения и 

др. при одностороннем доступе. 

Особенность таких конструкций состоит в том, 

что они представляют собой существенно 

неоднородные среды, имеют низкий атомный 

номер и, как следствие, значительный вклад 

рассеяния в проходящие потоки γ-излучения. 

Расположение источника и детектора 

относительно объекта контроля показано на рис.1: 

Рис. 1: 1 – детектор; 2 – коллиматоры; 3 

– источник излучения; 4 – исследуемый объект. 

Блок-схема блока энергетического 

сканирования имеет вид (рис. 2) 

169


Рис.2 

Основная характеристика коллиматора – 

информационная способность, которая полностью 

определяется формой и размерами рассеивающего 

объёма, из которого собираются однократно 

рассеянные кванты 

Для определения энергии квантов необходимо, 

чтобы интенсивность световой вспышки в 

сцинтилляторе была пропорциональна энергии 

частиц и чтобы амплитуда импульса на выходе 

ФЭУ была пропорциональна интенсивности 

световой вспышки. Большинство сцинтилляторов 

создают световые вспышки, по величине 

пропорциональные количеству поглощенной 

энергии. Фотоумножитель также усиливает сигнал 

пропорционально. Поэтому получить импульс, 

пропорциональный энергии, поглощенной в 

сцинтилляторе, вообще говоря, нетрудно. Однако 

в результате статистических флуктуаций во всех 

стадиях преобразования энергии частицы в 

импульс напряжения амплитудное разрешение 

сцинтилляционного спектрометра имеет всегда 

конечную величину, обусловленную разбросом 

амплитуд импульсов на выходе фотоумножителя. 

Амплитуда импульса на выходе ФЭУ может 

быть определена из следующего соотношения: 

Q n0 ⋅ e ⋅ k α ⋅ β ⋅ε 

= = = ⋅ ⋅ ⋅ k. 

А 

C 

C 

Здесь n 0 = E*α*β*ε - число электронов, 

вылетающих с фотокатода при вспышке, e - заряд 

электрона, k - коэффициент усиления ФЭУ, С - 

емкость анодной цепи ФЭУ, Е - энергия в эВ, 

потерянная в сцинтилляторе заряженной 

E 

C 

e 

частицей, α. - конверсионная эффективность 

сцинтиллятора, β - коэффициент, учитывающий 

неполное собирание света на фотокатод, ε - 

эффективность фотокатода, выраженная в числе 

фотоэлектронов на 1 эВ энергии света. 

Из всех этих коэффициентов только заряд 

электрона e и емкость С являются постоянными 

величинами, а все остальные имеют некоторый 

разброс от случая к случаю. 

Повышение эффективности регистрации 

рассеянных квантов возможно за счёт 

рационального выбора типа детектора, геометрии 

и размеров регистрирующей области. Наибольшая 

эффективность регистрации γ -квантов в области 

энергий до 1МэВ достигается с применением 

сцинтилляционных детекторов, поэтому они 

используются во всех известных комптоновских 

установках. 

В ходе выполнения данной работы был 

проведён обзор различного рода источников 

информации, на основании которых был подробно 

рассмотрен метод комптоновской томографии, 

выяснены его физические основы, особенности и 

возможности. 

Особое внимание уделилось блоку 

энергетического сканирования, предложена и 

рассмотрена схема на основе сцинтилляционной 

регистрации γ-квантов, был объяснён принцип 

работы и способы повышения чувствительности. 


1. Капранов Б.И. «Разработка метода и средств 

реконструктивной томографии»//Дисс. на 

соискание учёной степени к.т.н., Томский 

политехнический университет, 2000. 

2. Кривовяз С.В., Братусь М.О. «Схема сбора 

данных и алгоритм реконструкции по 

обратным проектам для комптоновской 

томографии»// Современные техника и 

технологии, том 1, 2005. 

3. Преображенский Н.Г., Толпина С.П., 

Филинов В.Н. «О некоторых возможностях 

комптоновской томографии»//II всесоюзный 

симпозиум по вычислительной томографии.- 

Доклад.- Самарский авиационный институт, 

1985. 

4. Internet-ресурс НИИЯФ им. Д.В.Скобельцына 

МГУ Им. М.В.Ломоносова - www.msu.ru 

5. Калашников С.Д., Кутузов С.Г. 

«Современное состояние и тенденции 

применения гамма-камер», НИИ 

медицинского приборостроения РАМН, 

Москва. 

170


ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ВОЛОКНИСТОГО 

СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 

Смирнова Г.В., Волокитин Г.Г., Лысак И.А. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 

Россия, г. Томск, пл. Соляная, 2 

E-mail: kafpm@tsuab.ru 

Загрязнение биосферы Земли в результате 

деятельности человека неуклонно растет. Так, 

например, упаковка из синтетических полимеров, 

для производства которой сегодня используется 

более сорока процентов выпускаемого пластика, 

практически «вечна» - она не разлагается, и 

вопрос, как быть и что делать с пластмассовым 

мусором, становится глобальной экологической 

проблемой. 

Изделия из полиэтилентерефталата (ПЭТ), 

благодаря высоким физическим показателям, 

широко используются в качестве упаковки для 

газированных напитков, минеральной воды, соков, 

пива, майонеза, косметики, бытовых очистителей 

и т.п., таким образом, отходы ПЭТ составляют 

около 40% отходов синтетических полимеров. 

ПЭТ не разлагается в естественной среде. 

Захоронение пластмассовых отходов – это бомба 

замедленного действия, и проблемы избавления от 

отходов лягут на плечи будущих поколений. 

Сжигание, также как и пиролиз, кардинально не 

улучшает экологическую обстановку. 

Установлено, что при сжигании отходов ПЭТ 

выделяется большое количество частиц размером 

0,4 – 10 мкм и более. Часть из них, в том числе 

летучие эфиры и альдегиды, попадают через 

фильтры системы газоочистки в воздух. При 

сгорании в атмосферу выделяются оксиды азота, 

серы, хлористый водород, а образующаяся зола 

содержит тяжелые металлы, для захоронения 

которой требуются специальные полигоны. Таким 

образом, альтернативы рециклингу ПЭТ 

практически нет. 

Кроме того, наиболее распространенными 

загрязняющими веществами речных и морских 

акваторий остаются нефтепродукты, фенолы, 

легко-окисляемые органические вещества, 

соединения металлов. Основным источником 

таких загрязнений являются аварийные розливы 

нефтепродуктов при их добыче и транспортировке 

и сточные воды различных производств. 

Естественно, возникает необходимость решать 

проблемы очистки акваторий. 

В связи с этим все большую актуальность 

приобретают проблемы рециклинга пластиковой 

упаковки в высокоэффективные сорбенты для 

очистки речных и морских акваторий планеты от 

техногенных загрязнений. 

Исследования показали, что произведенный по 

запатентованной технологии [3] волокнистый 

сорбент из вторичного ПЭТ по своей сорбционной 

емкости в отношении нефтепродуктов и ионов 

тяжелых металлов, как в статическом, так и в 

динамическом режиме незначительно уступает 

аналогичным сорбентам из полиэтилена и 

полипропилена [1], но обладает более высокими 

эксплуатационными характеристиками (диапазон 

рабочих температур от -60 до +170 0 С; модуль 

упругости – 2500 МПа; устойчив к воздействию 

кислот, масел, спиртов, минеральных солей и 

большинству органических соединений, за 

исключением сильных щелочей), а главное, более 

низкой себестоимостью. 

Однако технология рециклинга ПЭТ отходов 

должна учитывать некоторые его специфические 

особенности. 

ПЭТ – это сложный термопластичный 

полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля, 

молекулярный вес ∼ 15000 – 30000, плотность 

1,36 г/см 3 , устойчив к удару, растрескиванию, 

истиранию и многократным деформациям при 

растяжении и изгибе, обладает низкой 

гигроскопичностью, не ядовит, без вкуса и запаха. 

ПЭТ существует в виде кристаллической и 

аморфной фаз. При изготовлении изделий пластик 

аморфизируется резким охлаждением от 

температуры плавления (+260 0 С) до температуры 

ниже точки стеклования (+73 0 С). ПЭТ обладает 

низкой вязкостью расплава, средний показатель 

текучести расплава при + 280 0 С – 7,5 г/10 мин. 

Материал подвержен гидролизу даже при 

наличии в воздухе влажности при температуре 

выше точки плавления, поэтому перед 

пластикацией ПЭТ необходимо подвергать 

вакуумной сушке в течение нескольких часов до 

уменьшения содержания в нем влаги, по крайней 

мере, до 0,01%. Если ПЭТ выдержать длительное 

время в воде, он способен поглотить не более 

0,5% влаги. При нагревании полимера в воде до 

100 0 С гидролиз не происходит, но если расплав 

содержит 0,1% влаги, это приводит к снижению 

его молекулярной массы почти вдвое, и потому 

переработка ПЭТ усложняется его низкой 

стойкостью к воздействию влаги. Исследования 

показали, что содержание влаги в регрануляте 

можно снизить, применяя многократную сушку и 

грануляцию ПЭТ [2]. 

На свойства ПЭТ влияет и наличие в общей 

массе сырья мелкодисперсных частиц полимера. 

Это можно объяснить тем, что скорость 

происходящих в маленьких частицах процессов 

выше, чем в гранулах, поэтому свойства мелких 

частиц полимера существенным образом 

отличаются от свойств основной массы 

дробленого материала. 

171


При сборе бывшей в употреблении ПЭТ-тары в 

общую массу могут попасть изделия из другого 

пластика, особенно из поливинилхлорида (ПВХ), 

так как внешне он очень похож на ПЭТ. 

Допускать этого нельзя, так как даже очень малые 

количества ПВХ могут отрицательно сказаться на 

качестве исходного сырья и даже повредить 

оборудование во время переработки ПЭТ. 

Приемлемая норма ПВХ – 0,25% от общего 

объема переработки. 

Вышеперечисленное 

подразумевает 

многостадийную технологию подготовки 

вторичного ПЭТ к переработке, включающую: 

сбор, сортировку, дробление, мойку, сушку, 

гранулирование. Сегодня оборудование для 

переработки вторичного ПЭТ в гранулят широко 

представлено на рынке, однако качество 

получаемого регранулята оставляет желать 

лучшего. 

Постоянно ведутся работы над повышением 

качества регранулята, например, германская 

фирма EREMA предложила технологию 

вторичной переработки ПЭТ в 

высококачественный гранулят VACUREMA. 

Бутылочные хлопья, после сортировки, дробления 

и мойки, по транспортеру поступают в 

кристаллизационную сушку, где материал в одном 

рабочем цикле непрерывно подогревается, 

сушится и кристаллизуется. Затем 

теплоизолированный материал поступает через 

вакуумный шлюз в вакуумный реактор, где 

выдерживается определенное время при очень 

высоком давлении и высокой температуре, и за 

это время избавляется от летучих загрязнений и 

остаточной влажности. Одновременно 

повышается его вязкость до вязкости нового 

материала. Далее материал поступает на шнек 

экструдера, пластифицируется, гомогенизируется 

и подается на фильтр тонкой очистки. Качество 

произведенного по приведенной технологии 

регранулята сопоставимо с качеством исходного 

продукта, однако, такая технология требует 

применения дорогостоящего специального 

оборудования, что, в свою очередь, сказывается на 

себестоимости. 

Для переработки вторичного ПЭТ минуя 

стадию грануляции, используют экструдеры со 

специальной геометрией сжимающего шнека, 

работающего под вакуумом, с фильтром в конце 

процесса, действующим по принципу обратной 

перемотки. Однако, переработка гранулированных 

ПЭТ-отходов методом экструзии характеризуется 

нестабильностью технологического процесса, 

периодически наблюдается повышение нагрузки 

на двигатель, вплоть до его остановки, что 

приводит к необходимости выдержки материала 

при более высокой температуре и нового запуска 

оборудования. Для решения этой проблемы 

применяют экструдеры с шестеренчатым насосом 

на выходе. 

Необходимо отметить, что свойства ПЭТ 

зависят от его структуры, кристаллической или 

аморфной, что влияет на качество его 

переработки. 

Переработка ПЭТ усложняется низкой 

скоростью его кристаллизации. Процесс 

кристаллизации начинается при нагревании ПЭТ 

выше 73 

0 С, при этом происходит его 

деформирование и помутнение. С увеличением 

температуры скорость кристаллизации возрастает 

и достигает максимума при 170 0 С. Повышение 

скорости кристаллизации достигается введением 

различных добавок (например, полиэтилена, 

полипропилена или полиэтилентерефталатгликоля) 

5 – 10 % масс. Возможно использование 

антиоксидантов и процессинговых добавок. 

Однако введение добавок оправдано лишь при 

наличии эффективного процесса перемешивания 

расплава, в противном случае это ничего не дает. 

Становится очевидным, что современная 

технология рециклинга ПЭТ представляет собой 

сложный многостадийный физико-химический 

процесс требующий использования широкого 

спектра дорогостоящего высокотехнологичного 


В связи с этим перспективным является 

разработка безэкструдерной технологии 

рециклинга отходов ПЭТ в высокоэффективный 

волокнистый сорбент, которая исключала бы 

стадию предварительной грануляции, 

обеспечивала непрерывность технологического 

процесса и гарантировала получение волокна 

высокого качества. Сегодня работы по разработке 

такой технологии ведутся в Томском 

архитектурно-строительном университете. [4] 


1. Волокитин Г.Г., Отмахов В.И., Кузьменко 

Н.И., Петрова Е.В., Гапеев В.А. Сорбенты на 

основе полимерных волокон и их 

использование на предприятиях химической, 

радиохимической и нефтеперерабатывающей 

промышленности / Ядерный топливный 

цикл: энергетика, технология, экология, 

безопасность. Научно-технический журнал 

№2 2006г. с. 78-82. 

2. Шеваленко Н.В. Проблема отходов 

производства и потребления. Журнал 

«Упаковка», 2004, №6. 

3. Пат. 2164563 Российская Федерация, 

«Устройство для получения волокнистых 

материалов из расплава термопластов (его 

варианты)», патентообладатель Общество с 

ограниченной ответственностью Везувий-II - 

№ 2000106810; заявл. 20 03 2000г. 

4. Пат. 2260510 Российская Федерация, 

«Устройство для плавления полимеров», 

патентообладатели Волокитин Г.Г., Шиляев 

А.М., Точилин С.Б. - № 2004120582/12; заявл. 

05.07.2004г. 

172

СКОРОСТЬ 

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ 

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН В ГНУТОЙ ЧАСТИ ТРУБЫ ПАРОПРОВОДА 

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 

Смолина Л.С. 



, 634050, г. Томск, пр. Ленина 30, 

E-mail: sls6@mail.ru 

Определение 


металла 

трубопроводов тепловых электростанций является 

одной из самых актуальных задач технической 

диагностики, т. к. разрушение трубопровода 

приводит 

к серьезным нарушениям 

производственного 

цикла и создает угрозу 

здоровью 

и жизни производственного персонала. 

Одним из самых достоверных способов контроля 

состояния гнутой части трубы (гиба) является 

оценка поврежденности 


порами 

ползучести. 

В настоящее время существует метод оценки 

состояния металла гибов высокотемпературных 

паропроводов 

по изменению 


поверхностных ультразвуковых волн. 

Ползучесть 


- медленная 

непрерывная пластическая деформация твёрдого 

тела под 

воздействием постоянной нагрузки 

или 

механического 


и температуры. 

Ползучести в той или иной мерее подвержены 

все 

твёрдые тела — как кристаллические, так и 

аморфные. 

Длительность 

третьей 

стадии 

ползучести 

достигать 

(12Х1МФ половины 

и 15Х1М1Ф) 

общего 

может 


эксплуатации, которое составляет величину (1— 

3)·10 5 ч, и информация о степени пораженности 

структуры 

металлаа 

микропорами 


оценить остаточный 

ресурсс 

деталей и 

предотвратить их аварийное разрушение. 

Объектом 



вырезка 

из 

поврежденного гиба трубопровода острого пара 

энергоблока №6, 1 категории (ТТ эксп =545-560 

°С; 

Р эксп =14МПа) 

Рисунок 1 - Объект контроля 

Расчет относительных изменений скоростей 

для измерений вдоль (δС ) и для измерения 

поперёк (δ ┴ ) производится по формуле (1): 

, 

δС 

= 

С 

э 

− С 

С 

э 

t − t 

×100 % = 

t − ∆t 

э 

пр 

×100 % 

где δС - относительное 

изменение скорости 

поверхностной волны; t - время распространения 

поверхностной 

волны по гибу; t э - время 

распространения 

эталону; 

поверхностной 

волны 

по 

∆t np - некомпенсированная 

часть времени 

распространения 

волны в призме. 

Используя 

первую горизонтальную 

шкалу 

(рисунок 2) для 

результатов, полученных при 

измерениях вдоль гиба, и соответствующую 

диаметру трубопровода (так же горизонтальную) 

шкалу для результатов поперёк гиба, определить 

степень и балл микроповреждённости. 

Рисунок 2 – Алгоритм оценки состояния гибов 

из стали 12Х1МФ, 

эксплуатирующихся 

при 

температуре 550-560 °С 

Для 

определения 



ультразвуковых 


волн 

от 

количества 

микропор 

ползучести 

для 

стали 

12Х1МФ, эксплуатирующейся при температуре 

545 – 560 °С и напряжениях 2-5кг/мм 2 , 

необходимо на участках гибов где проводились 


измерения приготовить шлифы и 

с помощью 

портативногоо 

микроскопа 

при 

увеличении в 500 раз определить количество 

микропор на единицу площади шлифа, получить 

реплику. 

Подсчет плотности пор 

N=n/S, 

(2) 

где N - количество пор на квадратный 

миллиметр; n - количество пор в объективе 

(кадре); S - площадь кадра. 

Чтобы подсчитать площадь кадра S нужно 


делений 

объекта 

микрометра


умножить на цену деления. S=0, ,01*К, где 0,01 - 

цена делений объекта 

микрометра, К - количество 

делений, , К=10. Тогда 

S=0,00785мм 

Количество пор в объективе (кадре) n=45 

Тогда 


пор на квадратный 

миллиметр плоскости шлифа, согласно формуле 

(2) N 1 = 5732 штук 

1 участок 

Количество микропор в шт. 

на мм 2 плоскости шлифа -N 

20000 

16000 R² = 0.997 

R² = 0.949 

12000 

8000 

4000 

0 

0 

1 

2 

3 

Изменение скорости 

поверхностных волн - δС, % 

Рисунок 17 - Зависимость скорости ультразвуковых 

поверхностных волн в продольном и поперечном 

направлениях 

гиба от количества микропор ползучести 

Шлиф 

Реплика 

3 баллл N 1 = 5732 штук 

Цепочки пор, часть пор в цепочках слились 

Остаточный 



ресурс до 15% от срока 

Шлиф 




Шлиф 



Макро- и микротрещины. Немедленная замена. 

Итак, , на основе 

полученных 

данных 

определяем зависимость скорости 


поверхностных волн 

от количества микропор 

ползучести для стали 

12Х1МФ паропровода Ø273 

х 32мм 

с рабочими параметрами 

t=(540-560)C, Р=14МПа. 

R 2 – достоверность аппроксимации. 





волн 

в 

продольном и поперечном направлениях 

гиба от 

количества микропор ползучести 

На рисунке видно, что эта зависимость носит 

линейный 

характер, а величина изменения 



волн зависит 

от 

направления 

прозвучивания, что объясняется 

формой микропор. Микропоры в начале 

третьей 

стадии ползучести имеют округлую форму, а по 

мерее роста размеров и количества пор, их форма 

становится ближе к приплюснутому эллипсоиду 

вращения, 

малая ось которого 

совпадает 

с 

направлением 

максимальных 

растягивающих 

напряжений, действовавших 

при эксплуатации. 

Поэтому в металле с микропорами ползучести 

скорости ультразвуковых волн в продольном и 

поперечном направлениях 

прозвучивания гиба 

различаются. 

Полученная 

зависимость 

подтверждает 

теоретические предположения и используется при 

настройке дефектоскопа УД2-12 в комплекте со 

специализированными преобразователями. 


: 

1. Бугай Н. В., Березина Т. Г., Трунин И. И. 

Работоспособность и долговечность 


энергетического 

оборудования.-- М.: 

Энергоатомиздат. 1994. – 272 с. 

2. Гуляев А. П. Металловедение. 

– М.: 

Металлургия. 1977.- 647 

с. 

3. ОСТ 34-70-690 —96 «Металл паросилового 

оборудования 

электростанций. 

Методы 

металлографического анализа в условиях 

эксплуатации» 

174


ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК 

РАДИАЦИОННОГО ВЛАГОМЕРА-ПЛОТНОМЕРА. 

Соснов А.Ю., Ефимов П.В. 

Томский политехнический университет, 634050, г.Томск, пр. Ленина 30 

E-mail: deabolo@rambler.ru 

В качестве объекта исследований был выбран 

нейтронный влагомер-плотномер НВП-05. Прежде 

чем переходить к исследованиям, я ознакомился с 

сущностью методов нейтронной влагометрии и 

гамма плотнометрии. То есть, что собой 

представляют данные методы с точки зрения 

теории, а затем я выяснял, как это выглядит 

практически на примере НВП 05. Я ознакомился с 

конструкцией данного прибора и принципом 

работы основных его элементов. 

Рисунок 1 – Влагомер-плотномер НВП-05: 

1 – держатель источника гамма-квантов, 2 – 

рабочие гнезда источников, 3 – держатель 

источника нейтронов, 4 – электронные платы, 5 – 

блок детектирования, 6 – детекторы гаммаквантов, 

7 – детектор медленных нейтронов, 8 – парафин, 

9 – свинец, 10 – карбид бора, 11 – проба 

мктериала, 12 – источник нейтронов, 13 – рабочая 

полость, 

14 – источник гамма-квантов, 15 – блок гаммаоблучателя, 

16 – опора. 

• основные процессы взаимодействия гаммаквантов 

и нейтронов с веществом, 

• возможности использования метода “узкого 

пучка” гамма-квантов для определения 

плотности проб сыпучих материалов; 

• физические основы нейтронной влагометрии 

проб сыпучих материалов; 

• анализ источников и детекторов гаммаквантов 

и нейтронов, которые можно 

использовать в радиационном влагомереплотномере. 

В настоящее время радиационные методы 

контроля занимают одну из лидирующих позиций 

среди остальных методов неразрушающего 

контроля. Среди множества задач контроля 

одними из основных являются задачи гаммаплотнометрии 

и нейтронной влагометрии. 

Достаточно актуальна проблема создания 

прибора, позволяющего определять плотность и 

влажность контролируемых материалов 

одновременно. 

В течение многих лет в отделе методов РК 

НИИ интроскопии накапливался расчетный и 

экспериментальный материал по гаммаплотнометрии 

и нейтронной влагометрии. На 

основе этого материала был создан влагомер 

шихты, проведена конструкторская разработка и 

изготовление влагомера-плотномера проб 

сыпучих материалов НВП-05. 

Поскольку универсального влагомераплотномера 

создать практически невозможно, 

перед разработчиками всегда стоит задача 

создания специализированных типов приборов 

для контроля определенных классов материалов 

при определенных условиях измерений. НВП-05 

(компьютеризированный влагомер-плотномер 

проб сыпучих материалов) предназначен для 

экспрессного определения плотности и 

суммарного количества водородосодержащих 

материалов, находящихся в исследуемом образце 

(влаги). 

Также в процессе выполнения работы, для 

получения полного представление о 

поставленной проблеме были изучены 

характеристики основных элементов прибора– 

источников и детекторов излучения, а также: 

175


Рисунок 2 – Схема радиационного 

измерительного тракта. 

Экспериментальная установка, состоит из Am- 

Be источника нейтронов, которые через рабочую 

полость облучают пробу материала. 

Замедлившиеся в пробе нейтроны регистрируются 

детектором медленных нейтронов, которым 

служит газоразрядный гелиевый счетчик СНМ-56. 

По показанию детектора нейтронов судят о 

суммарном количестве водородосодержащих 

жидкостей находящихся в исследуемом 

материале, чем значительнее это количество, тем 

выше изменение потока медленных нейтронов. 

Другими словами, по корреляционной 

зависимости зарегистрированного числа 

импульсов от числа медленных и тепловых 

нейтронов судят о величине влажности. 

Гамма-кванты испускаемые источником-Cs, с 

помощью коллиматора формируются в узкий 

пучок, проходят через пробу, ослабляются и 

регистрируются детектором-СБМ-20. Также по 

корреляционной зависимости судят о значении 

плотности материала. Длина коллиматора 

выбрана с расчетом практически полного 

поглощения первичного гамма-излучения, кроме 

излучения, проходящего через канал. 

Коллимационный канал оставляет открытой 

только часть чувствительного объема детектора. 

Остальные части детектора надежно закрыты от 

первичного и рассеянного гамма-излучения. 

При организации процесса определения 

плотности использован метод узкого пучка. Он 

обладает рядом достоинств, а именно: 

регистрирует только первичное гамма излучение 

источника, прошедшее через изучаемый слой (т.е. 

исключает возможность регистрации рассеянного 

гамма излучения с помощью свинцовых 

диафрагм-коллиматоров); позволяет просвечивать 

объекты ограниченных размеров. 

После того, как я ознакомился 

конструктивными особенностями НВП нами была 

поставлена задача определения ряда технических 

параметров и характеристик влагомераплотномера 

и является главной целью данной 

работы. 

Я принял участие в экспериментах по 

исследованию влияния, которое оказывают 

каналы друг на друга, а именно: 

• зависимость показаний гамма-детектора от 

интенсивности потоков нейтронов и гаммаквантов; 

• зависимость показаний нейтронного 

детектора от интенсивности потоков 

нейтронов и гамма-квантов; 

• зависимость показаний гамма-детектора от 

интенсивности потоков нейтронов и гаммаквантов 

при разных объемах пробы. 

Необходимость данных экспериментов 

вытекает из вопроса о целесообразности 

использования двух источников в одном блоке 

измерителя. 

Данная разработка влагомера-плотномера 

предназначена для освоения серийного выпуска, 

поэтому понятна необходимость определения 

основных характеристик прибора и сравнение их 

со стандартизированными. 

Таким образом, задача определения ряда 

технических параметров и характеристик 

влагомера-плотномера и является главной целью 

данной работы. 


1. Калашников В. И. , Козодаев М. С. 

Детекторы элементарных частиц.- М.: 

Издательство «Наука», 1966.–256 c. 

2. Бак М. А. , Шиманская Н. С. Нейтронные 

источники. – М: Атомиздат, 1969.–364 c. 

3. Источники альфа, бета, гамма – и 

нейтронного излучений. Каталог.- М, изд. 

В/О “Изотоп”, 1980.–114 c. 

2. Горн Л. С. , Хазанов Б. И. Избирательные 

радиометры. – М. : Атомиздат, 1975.–276 c. 

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЭРИ 

МЕТОДАМИ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 

Тимук В.Н., Шеремет А.В. 

ОАО «НПЦ «Полюс», Россия, г. Томск, пр. Кирова 56, «в» 

E-mail: polus@online.tomsk.net 

При контроле качества по электрическим 

параметрам (ЭП) больших партий 

электрорадиоизделий (ЭРИ), предназначенных 

для комплектования бортовой высоконадёжной 

аппаратуры космических аппаратов, помимо 

выявления ЭРИ, не соответствующих 

техническим условиям (ТУ), необходимо 

определить потенциально ненадёжные (ПН) ЭРИ. 

ПН считается ЭРИ, параметры которого 

удовлетворяют нормам, указанным в ТУ, но при 

этом имеют значения, выделяющиеся по 

отношению ко всей партии. 

Существует несколько методов отбраковки ПН 

ЭРИ, в том числе диагностический 

176


неразрушающий контроль (ДНК), включая 

контроль ЭП по ужесточённым нормам (УН), 

контроль дополнительных, не указанных в ТУ, 

параметров и анализ дрейфа параметров после 

дестабилизирующих воздействий. Рассмотрим 

каждый метод подробнее. 

Отбраковка по УН заключается в измерении 

ЭП ЭРИ в режимах, указанных в ТУ, при этом 

нормы устанавливаются на основе статистики 

измерений текущей партии. Для параметров, 

ограниченных сверху, норма уменьшается, для 

ограниченных снизу − увеличивается. Для 

параметров, ограниченных сверху и снизу, 

интервал допустимых значений уменьшается. При 

этом встаёт сложная задача выбора нового 

значения нормы. 

При контроле ЭП в режимах, не указанных в 

ТУ, а также дополнительных параметров, не 

приведённых в ТУ, выбор нормы ещё более 

усложняется, так как приходится ориентироваться 

только на типовые значения измеренных 

параметров. 

Анализ дрейфа заключается в сравнении 

значений ЭП, измеренных до и после воздействия 

дестабилизирующих факторов. При этом 

устанавливается норма на разность значений. 

Выбор нормы в данном случае также достаточно 

затруднителен. 

Используемое в настоящий момент 

программное обеспечение для контроля ЭП ЭРИ 

позволяет измерять параметры, проводить 

разбраковку по установленным нормам, а также 

сохранять данные в виде текстового файла, что, в 

свою очередь, даёт возможность частично 

упростить процесс оценки типовых значений 

(визуализировать результаты измерений) при 

использовании дополнительных программных 

средств. Однако это требует большого объема 

«ручной» работы. Кроме того, окончательная 

установка норм возлагается на оператора, 

проводящего отбраковку, что приводит к 

серьёзным затратам времени, так как необходимо 

записать результаты измерений по всей партии, 

проанализировать их и установить новые значения 

норм, после чего провести повторную проверку 

всей партии. 

Более рационально вычисление УН параметров 

на основе значений, измеренных во время 

проверки по нормам ТУ, с последующей 

отбраковкой по полученным данным без 

повторной проверки. Для решения этой задачи 

авторами создано программное обеспечение на 

основе архитектуры «клиент − сервер». «Клиент» 

в данном случае − это приложение Windows, 

установленное на компьютерах, аппаратно 

связанных с тестерами. Данное приложение 

управляет тестером, получает результаты 

измерений с тестера, а также отправляет их на 

сервер. Кроме того, оно позволяет создавать 

рабочие планы проверки ЭРИ и отображает 

результаты обработки измеренных значений. В 

качестве сервера используется СУБД MS SQL 

Server 2000, установленная на другом компьютере. 

На сервер возложены следующие задачи: 

хранение и обработка результатов измерения, 

хранение рабочих планов проверки различных 

типов ЭРИ. 

Для выбора объективной нормы разработан 

метод, основанный на вычислении характеристик 

распределения измеренных значений каждого 

параметра по всей партии. Этот метод применим 

во всех трёх случаях (УН, нормы на тестах ОИ, 

нормы дрейфа). Рассмотрим его подробнее. 

Измеренные значения переносятся в другую 

систему координат таким образом, что 

минимальное из них соответствует нулю, а 

максимальное − единице. При этом принимаются 

во внимание только те ЭРИ, измеренные 

параметры которых соответствуют нормам, 

указанным в ТУ. 

Интервал [0; 1] в зависимости от количества 

элементов в партии разбивается на некоторое 

количество равных шагов [0; x 1 ; x 2 ; … 1]. Далее 

вычисляются частоты попаданий в интервалы [0; 

x 1 ], [0; x 2 ]…[0; 1]. Таким образом, получается 

ломаная линия, характеризующая распределение 

количества элементов в зависимости от значения 

параметра. Полученная зависимость 

аппроксимируется полиномом третьего порядка. 

Выбор в качестве аппроксимирующей функции 

полинома обусловлен, прежде всего, простотой 

вычисления от неё производной. 

Производная от полученной функции будет 

приближённо характеризовать плотность 

распределения по измеряемому параметру. При 

этом степень полинома будет равна 2, т.е. 

графиком указанной функции будет парабола. 

При этом проводится некоторая прямая, 

параллельная оси X, находятся точки пересечения 

прямой с найденной функцией. Прямая в данном 

случае характеризует степень ужесточения норм. 

Исходя из вида полученной зависимости, в 

качестве значений норм выбираются точки 

пересечения с прямой либо исходные границы 

интервала. После этого происходит возврат к 

старой системе координат. 

Метод реализован средствами MS SQL Server 

на языке манипулирования данными SQL. 

Программная реализация метода позволяет снять с 

оператора часть работы по выбору УН и анализу 

дрейфа. Введение автоматизированного расчёта 

УН исключает один из циклов записи результатов 

измерений (точнее, совмещает его с контролем 

норм, указанных в ТУ). Хранение результатов 

измерений в базе данных (в противоположность 

хранению в текстовых файлах) обеспечивает 

значительно более удобное манипулирование ими. 

Кроме того, благодаря этому база данных даёт 

возможность использовать сведения о 

технологических элементах для нормирования по 

177


партиям, а также для контроля работоспособности 

тестеров. Созданный программный комплекс 

позволяет производить несколько измерений на 

одном и том же тесте с усреднением результата, 

что уменьшает случайную погрешность при 

измерении. 

ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИСКЛЮЧЕНИЯ НЕТРАНЗИТИВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ 

В РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ 

Щегловская А.А., Шарапова С.М., Сыремпилова С.Г. 

Восточно-Сибирский ГосударственныйТехнологический Университет, Россия, 

г. Улан-Удэ,ул. Ключевская, 

E-mail: metrolog@eestu.ru 

Одним из основных методов контроля качества 

образовательных услуг являются экспертные 

методы измерения. 

При экспертных измерениях образовательных 

услуг очень часто появляется необходимость 

выявления наиболее важных показателей качества 


Существуют различные методы определения 

весомости показателей качества. Одними из 

наиболее распространенных методов являются 

метод попарного сопоставления и метод 

ранжирования. Но на практике при обработке 

экспертной информации, полученной попарным 

сопоставлением или ранжированием, нередко 

нарушается один из принципов теории измерений: 

если результат измерения Q 1 > Q 2 и Q 2 > Q 3 , то Q 1 

> Q 3 , т.е. должно соблюдаться свойство 

транзитивности в результатах измерения, 

заключающееся в следующем: если первое 

превосходит второе в определенном отношении, а 

второе превосходит третье, то первое превосходит 

третье в указанном отношении. 

Аксиома транзитивности, справедливая при 

отсутствии взаимодействий между 

сравниваемыми объектами, перестает работать в 

более сложных ситуациях. 

На практике нередко нарушается свойство 

транзитивности в результатах экспертных 

измерений. 

Допустим, результатомработы каждого 

эксперта является ранжирование объектов по 

сравнительнойпредпочтительности. 

Эксперты при парных сравнениях объектов 

нередко дают противоречивые оценки 

сравнительной 

предпочтительности 

объектов.Так,например, нередко встречается 

ситуация, когда экспертпредпочитает объект А 

объекту В,объект В – объекту С,а объект С – 

объекту А, хотя, если мыслить последовательно, 

должен был бы объект А предпочесть объекту 

С.Такая противоречивость в суждениях экспертов 

является нарушением свойства транзитивности. 

Пусть, например, объекты экспертизы 

образуют неупорядоченное множество с 

буквенными обозначениями его элементов. 

Задачей экспертизы является расположение 

объектов экспертизы в порядке предпочтения 

(равнозначностью для простоты пренебрежем), 

т.е. составление из тех же элементов 

упорядоченного множества (ранжированного 

ряда), удовлетворяющего требованию 

транзитивности. Решение этой задачи одним 

экспертом методом двойного попарного 

сопоставления представлено 

таблицей 1, где 1 – более предпочтительный 

объект; 0 – менее предпочтительный объект. 

Соответствующий ранжированный ряд имеет 

вид: 

б < а < в. 


а б в 

а 1 0 1 

б 0 0 0 

в 1 1 2 

Кол-во 

предпочтений 

При проведении экспертных измерений 

возможна и такая ситуация как представлено в 

таблице 2. 


Кол-во 

а б в 

предпочтений 

а 1 0 1 

б 0 1 1 

в 1 0 1 

Несмотря на то, что предпочтения для каждой 

пары элементов множества установлены, и оно, 

таким образом, является упорядоченным, решение 

в виде ранжированного ряда отсутствует. 

Полезная информация содержится в свертке 

элементов множества в виде их замкнутой 

нетранзитивной последовательности 

а б 

 

178


в 

что может быть следствием двух причин: 

В первом случае неустранимая 

нетранзитивность является предметом 

исследования. Во втором случае ее можно 

рассматривать как следствие или проявление 

«шума», мешающего получению полезной 

информации. 

Итак, причины, которые вызывают 

противоречивые суждения экспертов о 

сравнительной предпочтительности объектов, 

могут быть различными: 

1. нетранзитивность является объективно 

существующим фактом; 

2. нетранзитивность является следствием 

незначительности предпочтений, неуверенности 

эксперта при учете множества факторов, 

невнимательности [1]. 

В данной работе нетранзитивность 

рассматриваетсякак следствие проявления 

«шума», мешающего получению полезной 

информации, нетранзитивность- как признак 

грубой ошибки, промаха, и предлагаются методы 

исключения нетранзитивных включений в 

результаты экспертных измерений, в том числе 

качестваобразовательных услуг. 

Одним из методов решения данной задачи 

является накопление измерительной информации 

и исключение возможных проявлений 

нетранзитивности на этапе подготовки к 

измерениям. 

Борьба с «шумом» заключается в изменении 

одного или двух предпочтений в замкнутой 

нетранзитивной последовательности на 

противоположные. В этом случае 

последовательность размыкается и превращается в 

ранжированный ряд, обладающий свойством 

транзитивности. [1]. 

Предположим, что по мнению большинства 

членов экспертной комиссии предпочтение а < в в 

нетранзитивном подмножестве является наименее 

вероятным. Тогда, заменив его на 

противоположное, получим: 

а > б > в 

Любой результат измерения является 

случайным и решение эксперта (результат 

измерения по шкале порядка) не исключение. 

Для определения вероятностей Р ба , Р ав , Р вб 

используется накопление экспериментальных 

данных, происходящее при учете мнений других 

экспертов, входящих в экспертную комиссию. 

Так, например, в ходе эксперимента 

участвовало 7 экспертов: с предпочтением а > б 

согласно 4 эксперта, а с предпочтением а < б – 3 

эксперта;с предпочтением б > в согласно 6 

эксперта, а с предпочтением б < в – 1 эксперт;с 

предпочтением а > в согласно 5 эксперта, а с 

предпочтением а < в– 2 эксперта. 

Тогда вероятность каждого из предпочтений из 

таблицы 2 соответственно равна: 

4 

Р{а>б} = Р ба = 7 

6 

Р{б>в} = Р вб = 7 

2 

3 

Р{а в 

будет равна: 

4 

7 

6 

7 

5 

7 

= 0,35 

Р абв = Р ба Р вб (1 – Р ав ) = 

Аналогичным образом рассчитываются 

вероятности появления других событий:а< б< в, б 

> а > в,а > в >б,в > б > а,в > а >б,б >в >а. И в 

качестве результат экспертных измерений 

выбирается наиболее вероятное событие. 

В данном случае это ряд а > б > в с 

вероятностью 0,35. 

Число ранжированных рядов будет равно 

числу перестановок из 3 элементов, образующих 

полную группу: сумма их вероятностей равна 1. 

Из приведенного примера видно, что чем 

больше измерительной информации, тем больше 

вероятность правильного раскрытия 

нетранзитивности, при условии, что экспертная 

комиссия имеет высокую степень согласия. 

Возможен и другой метод исключения 

нетранзитивности – выполнение одним экспертом 

части из всех возможных парных сравнений, т.е. 

применение неполноблочных планов 


Неполноблочные планы используют при 

проведении измерений в условиях 

неоднородностей (различие в исполнителях, 

экспертах), т.е. при отсутствии возможности 

реализовать все вероятные варианты. Блоксхемы 

позволяют оценить влияние неоднородностей и 

снизить ошибку эксперимента, в данном случае 

исключить возможность появления 

нетранзитивных элементов. 

В случае применения блок – схем в экспертных 

оценках рекомендуется обеспечить выполнение 

следующих требований: каждый эксперт 

оценивает одно и тоже число объектов; каждый 

объект проверяется одинаковым числом 

экспертов; каждую пару объектов один эксперт 

должен сравнивать одно и тоже число раз. Все эти 

требования выполняются при использовании 

сбалансированного неполноблочного плана [2]. 

Применение неполноблочных планов 

эксперимента особенно эффективно если 

сравнивается большое количество объектов, что 

часто приводит к затруднениям при проведении 

экспертных измерений. Также необходимо 

отметить, что неполноблочные планы позволяют 

эксперту проводить измерения качества только 

⋅ 

⋅ 

179


тех объектов (показателей качества, продукции, 

услуг, в том числе образовательных), которые 

входят в область его компетентности. 

Применение неполноблочных планов при 

проведении экспертных измерений 

образовательных услуг с целью исключения 

нетранзитивных элементов является неизученной 

и нерешенной задачей, что и является целью 

наших дальнейших исследований. 


1. Шишкин И.Ф. «Топологические 

пространства с нетранзитивными 

подмножествами» - Доклады юбилейной 

научно-технической конференции, Том 1. С- 

Пб, 2006. 

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. 

Планирование эксперимента при поиске 

оптимальных условий.– М.: Наука, 1976. 

МОДЕЛЬ СПЕЦИАЛИСТА КАК ОСНОВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ 

КАЧЕСТВОМ ОБРАЗОВАНИЯ. 

Янушевская М.Н., Кулешов В.К. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина,30 

E-mail: vela2005@bk.ru 

Новый тип экономики вызывает новые 

требования, предъявляемые к выпускникам вузов. 

Назовём наиболее важные из них. Современный 

специалист должен: 

- уметь трансформировать приобретаемые 

знания в инновационные технологии; 

- знать, как получить доступ к глобальным 

источникам знаний, владеть современными 

информационными технологиями; 

- иметь мотивацию к обучению на протяжении 

всей жизни, обладать навыками самостоятельного 

получения знаний и повышения квалификации. 

- обладать коммуникативными способностями, 

уметь работать в команде, адаптироваться к 

переменам. 

Учёные говорят о том, что необходима новая 

модель подготовки специалиста [1,2]. 

«Новые условия в сфере труда, - записано в 

Программном документе ЮНЕСКО [3], - 

оказывают непосредственное воздействие на цели 

преподавания и подготовки в области высшего 

образования. Простое расширение содержания 

учебных программ и увеличение рабочей нагрузки 

на студентов вряд ли могут быть реалистичным 

решением. Поэтому предпочтение следует 

отдавать предметам, которые развивают 

интеллектуальные способности студентов, 

позволяют им разумно подходить к техническим, 

экономическим, культурным изменениям и 

разнообразию, дают возможность приобретать 

такие качества, как инициативность, дух 

предпринимательства и приспособляемость, а 

также позволяют им более уверенно работать в 

современной производственной среде». 

Вопросы проектирования модели специалиста 

с использованием новых подходов приобретают 

особую актуальность в контексте 

вышеперечисленных процессов, а также 

реформирования системы высшего образования. 

С позиций системного подхода, который в 

последнее время является ведущим 

методологическим инструментом исследований, 

системообразующим фактором в построении 

модели специалиста должен выступать результат 

образования (П.К. Анохин, В.Д. Шадриков и др.). 

Этот результат связан с таким показателем, как 

качество образования. 

Обычно специалисты пользуются одной из 

двух трактовок – философской или 

производственной. Понятие «качество 

образования» в его философской интерпретации 

может быть применено к различным моделям 

образовательной практики. Однако в философии 

эта категория не носит оценочного характера, а 

потому в философской трактовке качества 

бессмысленно ставить вопрос об измерении или 

оценке качества образования. 

Здесь уместно отметить, что в словаре понятий 

и терминов по законодательству Российской 

Федерации об образовании качество образования 

выпускников трактуется как определенный 

уровень знаний и умений, умственного, 

физического и нравственного развития, которого 

достигли выпускники образовательного 

учреждения в соответствии с планируемыми 

целями обучения и воспитания. 

Существуют и другие определения данного 

понятия. Так, например, С.Е Шишов и В.А. 

Кальней [4] качество образования определяют как 

социальную категорию, определяющую состояние 

и результативность процесса образования в 

обществе, его соответствие потребностям и 

ожиданиям общества (различных социальных 

групп) в развитии и формировании гражданских, 

бытовых и профессиональных компетенций 

личности. При этом качество образования 

определяется совокупностью показателей, 

характеризующих различные аспекты учебной 

деятельности образовательного учреждения: 

содержание образования, формы и методы 

обучения, материально-техническую базу, 

180


кадровый состав, которые обеспечивают развитие 

компетенций обучающейся молодежи. 

Под качеством образования понимается также 

и «степень удовлетворенности ожиданий 

различных участников процесса образования от 

предоставляемых образовательным учреждением 

образовательных услуг» или «степень достижения 

поставленных в образовании целей и задач [5]. 

Качество – это сложная философская, 

системная, экономическая и социальная 

категория, раскрываемая через систему 

определений, отражающих единство системноструктурного 

и ценностно-прагматического 

аспектов [5]. 

Обсуждение понятия «качество образования» 

волнует всё академическое сообщество. 

Итогом многолетних дискуссий стал вывод о 

том, что дать однозначное определение понятию 

«качество образования» просто невозможно. 

Однако для практических целей под качеством 

образования решили понимать соответствие 

стандарту, норме [6]. 

Понятие «норма», в свою очередь, также не 

является абсолютным и фиксированным. Идут 

постоянные исследования по определению 

«качества нормы», освобождению её от 

субъективных суждений. Вообще говоря, качество 

образования – это многоаспектное понятие. 

Лучше говорить не о «качестве», а о «качествах» - 

рекомендуют эксперты [6]. 

Специалисты выделяют такие составляющие: 

качество преподавания (учебного процесса и 

педагогической деятельности); качество научно - 

педагогических кадров; качество образовательных 

программ; качество материально-технической 

базы; качество абитуриентов и студентов; 

качество управления; качество исследований. 

Целесообразно разграничить понятия 

«качество» и «эффективность» и определить их 

соотношение. Эффективность – это степень 

достижения цели при определенных затратах. 

Упрощенно, эффективность – это качество с 

учетом затрат. В соответствии с этим подходом 

качество образования выпускника учебного 

заведения можно рассматривать как соответствие 

(адекватность) принятым в образовательной 

доктрине, социальным требованиям и нормам 

(стандартам). 

Модель специалиста выступает как 

определённая норма качества образования. 

Модель специалиста – это описание того, к 

чему должен быть пригоден специалист, 

выполнению каких функций он подготовлен и 

какими качествами обладает. Модели позволяют 

отличать одного специалиста от другого, а также 

уровни (качества) подготовки специалистов 

одного и того же типа. Модель выступает 

системообразующим фактором для отбора 

содержания образования и форм его реализации в 

учебном процессе. 

Модель специалиста можно представить в виде 

системы общих и профессиональных 

компетенций. По результатам анкетирования 

студентов 4 и 5 курсов кафедры ФМПК ЭФФ 

ТПУ, обучающихся по специальности 

«Управление качеством» мы выяснили, что, по 

мнению студентов, для специалиста в области 

управления качеством задачами будущей 

профессиональной деятельности являются: 

внедрение и разработка СМК, управление СМК, 

постоянное улучшение; координация работ по 

обеспечению качества; мотивация персонала к 

совершенствованию качества продукции; 

разработка СТП; анализ состояния производства; 

технический контроль производства; создание 

документации СМК, её актуализация; подготовка 

документации к аудитам; аудит СМК. 

По мнению работодателей, выпускники по 

специальности «Управление качеством» должны 

быть готовыми разработать, внедрить и 

подготовить к сертификации СМК на основе 

стандартов ГОСТ Р ИСО 9000; знать и уметь 

применять статистические методы управления 

качеством; обладать способностью постоянно 

повышать свой образовательный уровень. 

Преподаватели, читающие специальные 

дисциплины, обращают внимание на 

формирование таких профессиональных 

компетенций, как знание состава требований 

стандартов ГОСТ Р ИСО 9000; знание целей, 

задач, этапов проектирования, внедрения и 

сертификации СМК; знание типовой структуры 

модели СМК как совокупности взаимосвязанных 

процессов; умение моделировать процессы СМК и 

разрабатывать общесистемные процедуры СМК; 

знание статистических методов управления 

качеством;; знание средств и методов управления 

качеством; способность к углубленной 

самостоятельной специализации в области 

управления качеством. 

Изучив мнения студентов старших курсов, 

работодателей и преподавателей кафедры, а также 

проанализировав ГОС ВПО по специальности 220 

501 «Управление качеством» мы пришли к 

выводу, что есть необходимость в переработке 

ГОС ВПО по данной специальности и в 

построении модели выпускника с использованием 

компетентностного подхода. Эти процедуры 

помогут всем заинтересованным сторонам учесть 

современные требования к качеству образования, 

согласованно работать по подготовке 

специалистов для предприятий нашей страны. 


1. Реформы и развитие высшего образования: 

Программный документ ЮНЕСКО, 1995. - 37 

с. 

2. Фролов Ю.В., Махотин Д.А. 

Компетентностная модель как основа оценки 

181


качества подготовки специалистов//Высшее 

образование сегодня. - № 8. – 2004. - С. 34-37. 

3. Доклад международной комиссии по 

образованию, представленный ЮНЕСКО 

«Образование: сокрытое сокровище». - М.: 

ЮНЕСКО, 1997. - 26 с. 

4. Шишов С.Е., Кальней В.А. Мониторинг 

качества образования в школе . – М ., 1998. – 

176 с. 

5. Новое качество образования в современной 

России //Труды Исследовательского центра 

/Под ред . Селезневой Н.А., Субетто А.И. – 

М.: ИЦПКПС, 1995. – 87 с. 

6. Качество образования в Новосибирском 

госуниверситете. - М., 2000.- 67 с. 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВНУТРЕННИХ АУДИТОВ В ОРГАНИЗАЦИИ 

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СФЕРЫ 

Ястребов М.А., Рувинский О.Е. 


ул. Московская, 2А 

E-mail: ruvinskiy@kubstu.ru 

Одним из важнейших инструментов развития 

системы менеджмента качества являются 

внутренние аудиты. С помощью внутренних 

аудитов руководство компании и сотрудники 

службы качества получают представление о 

результативности и эффективности 

функционирования СМК на предприятии. 

Методика проведения и организации внутренних 

аудитов изложена в стандартах ГОСТ Р ИСО 

9001-2001 и ГОСТ Р ИСО 19011:2002. 

Внутренний аудит является одной из основных, 

доминирующих форм обратной связи, которая 

предоставляет высшему руководству информацию 

о функционировании системы менеджмента 


Процесс внутренних аудитов в организации 

необходимо постоянно улучшать с целью 

повышения качества проводимых аудитов. Целью 

постоянного улучшения процесса внутренних 

аудитов является уменьшение числа 

несоответствий и выявление возможностей 

совершенствования системы менеджмента 

качества, а все это возможно, когда процесс 

внутренних аудитов выполняет свою основную 

функцию – своевременное предоставление 

высшему руководству исчерпывающей и 

достоверной информации о функционировании 

системы менеджмента качества на предприятии. 

Заключения по результатам аудитов используются 

руководством для принятия решений по 

проведению корректирующих и 

предупреждающих действий, анализа 

предложений по улучшению деятельности 

предприятия, выработки стратегии развития, как 

системы менеджмента качества, так и организации 

в целом. 

Качество процесса внутренних аудитов, т.е. 

способность своевременно предоставлять 

руководству исчерпывающую и достоверную 

информацию по функционированию СМК на 

предприятии зависит как от качества организации 

проведения аудитов, так и от качества конкретных 

аудитов. 

Нами предложено выявление факторов, 

влияющих на качество процесса внутренних 

аудитов, а затем воздействие на эти факторы с 

целью улучшения процесса. Для выявления 

факторов, оказывающих влияние на процесс, была 

построена диаграмма Исикавы (см. рисунок 1). 

В результате составления диаграммы Исикавы 

было выявлено четыре основных фактора, 

влияющих на качество процесса внутренних 

аудитов: сотрудники организации, аудиторы, 

методика проведения и организация проведения 

внутренних аудитов. Рассмотрим подробнее 

вышеуказанные факторы. 

Сотрудники организации влияют на качество 

проведения внутреннего аудита, так как именно 

они предоставляют информацию аудиторам о том, 

как выполняются требования внутренних и/или 

внешних нормативных документов, как 

проводятся корректирующие и предупреждающие 

действия, насколько они результативны и т.д. 

Фактор открытости отражает эмоциональный 

настрой сотрудников и готовность к контакту с 

внутренними аудиторами. Когда сотрудники 

воспринимают внутренний аудит как проверку, 

целью которой является выявление ошибок в 

работе и по результатам, которой к ним будут 

применены карающие меры, качество аудита 

будет низким, так как персонал будет стараться 

скрыть факты отступлений от требований 

нормативных документов, будет заявлять, что 

процесс протекает идеально. Достоверность 

информации полученной в результате такого 

аудита будет крайне низка. Для того чтобы 

избежать такого поведения со стороны 

сотрудников организации необходимо постоянно 

разъяснять сотрудникам, что цель аудита это не 

182


нахождение виновного, а совершенствование 

деятельности организации и улучшение СМК. 

Рисунок 1 – Факторы, влияющие на 

качество процесса внутренних аудитов 

Фактор готовности к аудиту отражает 

важность своевременного предупреждения 

сотрудников о предстоящем аудите, его сроках и 

области проверки. Сотрудникам проверяемого 

подразделения необходимо время, чтобы 

подготовиться к аудиту. Они должны быть 

морально готовы к аудиту, иметь представление о 

целях предстоящего аудита. Неподготовленный 

сотрудник часто не может полностью ответить на 

вопрос аудитора, ссылается на то, что ему 

необходимо время, для того чтобы дать точный 

ответ. В результате аудитор не получает полной 

информации в проверяемой области. Для 

обеспечения готовности сотрудников к аудиту они 

должны быть заранее предупреждены о 

предстоящем аудите, обычно за неделю до аудита. 

Несомненно, большое влияние на качество 

аудитов оказывают внутренние аудиторы. Здесь 

одним из основных факторов является 

квалификация внутренних аудиторов. Внутренние 

аудиторы должны постоянно повышать свою 

квалификацию. Повышение квалификации 

аудиторов может достигаться периодическим 

обучением, участием в совещаниях и 

конференциях, посвященных проблемам СМК. 

Большое влияние имеет фактор мотивации 

аудиторов и их заинтересованность участия в 

проведении аудитов. При отсутствии мотивации 

внутренние аудиторы зачастую формально 

подходят к своим обязанностям, не стремятся к 

тщательному выполнению своих обязанностей, по 

причине того, что роль внутреннего аудитора, 

является дополнительной к основной 

деятельности сотрудника. Для повышения 

мотивации аудиторов необходимо материально и 

морально их поощрять. Материальное поощрение 

аудиторов может зависеть от квалификации 

аудитора, а также сложности проведенного 

аудита. 

Личные качества аудитора также влияют на 

качество внутреннего аудита, хотя и в меньшей 

степени, чем два предыдущих фактора. 

Необходимо тщательно отбирать кандидатов на 

роль внутренних аудиторов. Перечень личных 

качеств, которые по возможности должен иметь 

внутренний аудитор, приведены в ГОСТ Р ИСО 

19011-2003 «Руководящие указания по аудиту 

систем менеджмента качества и/или систем 

экологического менеджмента». 

Методика проведения внутренних аудитов 

также влияет на качество процесса внутренних 

аудитов. На предприятии необходимо четко 

проработать и определить методику проведения 

аудитов, которая обычно описывается в 

обязательной документированной процедуре 

«Внутренние аудиты». От длительности 

проведения аудита зависит на сколько полной и 

глубокой будет информация, полученная в ходе 

внутреннего аудита. Вопрос длительности 

внутреннего аудита часто является спорным. 

Начальники отделов стремятся сократить 

длительность аудита в их подразделении, так как 

аудит отвлекает сотрудников от их основной 

деятельности и приводит к задержкам в работе. 

Длительность аудита ни в коем случае не должна 

определяться начальниками подразделений, 

только аудитор должен решать, достаточно ли он 

получил информации, чтобы завершить аудит. 

Подготовка к внутреннему аудиту должна 

заканчиваться составлением контрольных 

вопросов. 

183


Очень важную роль играет организация 

проведения аудитов. Значительную роль играет 

фактор планирования программы аудита. 

Управление программой аудита состоит не только 

в составлении плана аудитов, но и в мониторинге 

выполнения плана аудита. 

Особенно важен вопрос отслеживания хода 

выполнения программы аудита для организаций с 

большой численностью персонала и большим 

количеством запланированных аудитов. 

Отслеживанием хода выполнения программы 

аудита должен заниматься отдел системы 

менеджмента качества. Мониторинг необходим 

для своевременного выявления отклонений от 

плана аудита, учета выполнения плана аудитов и 

выявления возможностей улучшения программы 

внутренних аудитов. Для совершенствования 

мониторинга предлагается использование 

современных информационных технологий и 

разработка специализированного программного 

продукта для управления программой аудита в 

рамках данной научной работы. 

Совершенствование процесса внутренних 

аудитов должно носить постоянный и 

систематический характер. 

Работа выполнялась при финансовой 

поддержке администрации Краснодарского края. 

184


ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА


ОЦЕНКА НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ ТРАНСПОРТЕ 

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОТ КЕМЕРОВСКОЙ ТЭЦ. АНАЛИЗ 

ТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРАФИКОВ ОТПУСКА ТЕПЛА ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ 

КАЧЕСТВЕННОМ РЕГУЛИРОВАНИИ. 

Астахов Я.В., Вилесов Д.Н., Молодежников П.П. 

Томский Политехнический Университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: dean@sibmail.com 

В системах централизованного 

теплоснабжения тепловая нагрузка абонентов 

изменяется в зависимости от температуры 

наружного воздуха, ветра, режима расхода воды 

на ГВС, режима работы технологического 

оборудования и других факторов. Для 

обеспечения высокого качества теплоснабжения, а 

так же экономичных режимов выработки теплоты 

на станции и транспорта ее по тепловым сетям, 

выбирается соответствующий метод 

регулирования. 

В зависимости от пункта осуществления 

регулирования различают центральное 

(осуществляется на ТЭЦ или котельной), 

групповое ( на групповых тепловых подстанциях 

ГТП), местное ( на местных тепловых 

подстанциях МТП ) и индивидуальное 

регулирование (непосредственно на 

теплопотребляющих приборах). 

Для обеспечения высокого качества следует 

применять комбинированное регулирование, 

которое чаще включает в себя три ступени 

регулирования – центрального, группового или 

местного и индивидуального. 

Применяется три метода центрального 

регулирования: 

Качественный – заключается в регулировании 

отпуска тепла путем изменения температуры 

теплоносителя на входе в отопительный прибор, 

расход сетевой воды остается постоянным. 

Преимущества качественного регулирования: 

комбинированная выработка электрической 

энергии больше, чем при других методах 

регулирования; постоянный расход сетевой воды в 

сети способствует устойчивому гидравлическому 

режиму. Недостатки: максимальный расход воды, 

а следовательно повышенные затраты 

электроэнергии на перекачку теплоносителя. 

Количественный – ведется изменением расхода 

сетевой воды, при постоянной температуре 

теплоносителя. Преимущества: пониженные 

затраты электроэнергии на перекачку 

теплоносителя. Недостатки: невыгодно для ТЭЦ ( 

снижается комбинированная выработка ); 

неустойчивый гидравлический режим в тепловой 

сети вследствие переменного расхода сетевой 

воды. 

Качественно-количественный – регулирование 

ведется изменением расхода и температуры 

сетевой воды. 

Основным видом регулирования в системах 

теплоснабжения является центральное 

качественное регулирование. Количественное 

используется в качестве местного регулирования. 

Качественное регулирование отпуска тепла 

осуществляется по отопительному графику 

температуры. 

Расчет режимов регулирования основан на 

уравнении теплового баланса: 

Q=G n*c*(τ 12 

-τ )=G в*с*(t 12 

-t )=k*F*∆t 

(1.1) 

, кВт 

(ккал 

/час) 

где Q-тепловая нагрузка; 

G п - расход первичного (греющего) 

теплоносителя; 

G в – расход вторичной (нагреваемой) среды; 

τ1τ 2 -температура первичного теплоносителя 

на входе и выходе изтеплообменника; 

t 2 t 1- соответственно, температура нагреваемой 

среды на входе в теплообменник, и на выходе из 

него. 

Выбор метода регулирования зависит от 

конкретных условий, прежде всего от 

соотношения тепловых нагрузок. Поскольку в 

Сибирском регионе преобладающей является 

нагрузка на систему отопления, а ее величина, в 

основном, зависит от температуры наружного 

воздуха, чаще всего применяется центральное 

качественное регулирование по отопительной 

нагрузке, в сочетании с местным количественным 

регулированием при повышении температуры 

наружного воздуха (выше температуры точки 

излома температурного графика). Типичный 

график регулирования приведен на рисунке 1. 

186

Секция 10: Теплоэнергетика 

Существуют следующие температурные 

графики с температурами в подающей и обратной 

линиях: 150/70;130/70;95/70. 

При центральном регулировании по 

отопительной нагрузке для поддержания 

стабильной расчетной внутренней температуры в 

отапливаемых зданиях в диапазоне наружных 

температур от t но до t ни температура воды в 

подающей линии тепловой сети должна 

соответствовать графику качественного 

регулирования, описываемого уравнениями 1.2 и 

1.3 

Температура сетевой воды перед отопительной 

установкой 

р 0.8 ' θ ' p 

τo 1 

= tвр . 

+∆ to '( Qo ) + [ δτo − ]* Qo 

2 

(1.2) 

Температура воды после отопительной 


' ' 0.8 θ ' 

τ 

2 

= τ 

1 

− δτ * Q = t 

. 

+∆t ( Q ) − * Q 

2 

(1.3) 

p p p 

o o o o вр o o o 

Рис.1 графики тепловой нагрузки(а), 

температур(б), и расходов сетевой воды(в) при 

комбинированном регулировании отопительной 

нагрузки ( 1-количественное регулирование; 2- 

регулирование местными пропусками) 

Несколько лет назад в тепловых сетях города 

Томска было принято решение о переводе 

температурного графика 150/70 на график со 

срезкой на 125 о Св подающей линии. Это было 

вызвано техническим состоянием источника 

теплоснабжения. График приведен на рисунке 2. 

130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

8 

6 

4 

2 

0 

-2 

-4 

-6 

-8 

-10 

-12 

-14 

-16 

-18 

-20 

-22 

-24 

-26 

-28 

-30 

-32 

-34 

-36 

-38 

-40 

Рис.2 температурный график г.Томска. 

187

Таким образом, при срезке при температуре 

наружного воздуха -25 

о Си ниже, поскольку 

температура в подающей линии постоянная, надо 

изменять расходв тепловой сети, для обеспечения 

тепловой нагрузки. Однако сетевые насосы 

работают в постоянном режиме, то есть нарушен 

принцип центрального качественного 

регулирования, а центральное количественное 

регулирование осуществить невозможно. Чтобы 

обеспечить требуемую тепловую нагрузку 

приходится 

увеличивать диаметры сопел элеваторов и 

диафрагм на абонентских вводах в здания. 

Однако современные системы оснащаются 

автоматизированными абонентскими вводами. 

Автоматика, как правило, на срезку не реагирует. 

С понижением температуры автоматика 

увеличивает расход воды из сети, чтобы 

обеспечить необходимую тепловую нагрузку. Это 

приводит к нарушению режима теплоснабжения 

абонентов, то есть часть из них не обеспечивается 

необходимым количеством тепла из-за 

пониженных параметров теплоносителя. 

АНАЛИЗ ТЕПЛОВОГО ХОЗЯЙСТВА ЗАО «ТОМ-МАС» 

Бакулина Д.Ю., Орлова Л.В., Молодежникова Л.И. 


Молоко и молочные продукты играют 

большую роль в питании людей. Но практически 

любой процесс получения молочной продукции не 

возможен без тепловой обработки. ЗАО "ТОМ- 

МАС" является лидером по производству 

молочной продукции в Томской области. Главная 

цель предприятия - обеспечить поступление на 

рынок экологически чистых продуктов питания в 

достаточном количестве и по доступным ценам 

для широких слоев населения. 

Ориентация на производство 

высококачественных продуктов и забота о 

здоровье покупателей позволили заводу занять 

устойчивую позицию на рынке молочной 

продукции не только Томской области, но и 

других регионов Западной Сибири. 

На территории ЗАО «Том-Мас» находится 

котельная, оборудованнаядвумя финскими 

котлами (один из которых работает как 

резервный) для отпуска пара технологическим 

потребителям, подогрева горячей воды и 

отопления. 

В качестве топлива используется природный 

газ. Пар, вырабатываемый в паровых котлах, 

имеет максимальные параметры 

2 

P = 1,6(16) МПа( кгс / см ), t = 204° 

С 

, но 

реальная выработка пара происходит при 

2 

P = 1, 2(12) МПа( кгс / см ), t = 198° 

С 

. Он 

расходуется на технологические нужды; на 

подогреватели сетевойи питательной воды 

(расчетная тепловая нагрузка на отопление 

р 

Qо 

= 0,75 МВт, 

горячее водоснабжение 

max 

Qг 

= 0, 42МВт 

), а также на собственные 

нужды и восполнение потерь в котельной. Расход 

пара на технологию и нужды предприятия не 

регистрируется, т.е. каждую смену он различен. А 

фиксируется только общая выработка пара. 

В результате расчета выявилось следующее: 

• расход пара на подогреватель сетевой воды: 

1,13 т/ч; 

• расход пара на подогреватель горячей воды: 

0,62 т/ч; 

• расход пара на собственные нужды 

котельной: 0, 24 т/ч; 

• внутрикотельные потери: 0,14 т/ч; 

• количество воды, уходящее с непрерывной 

продувкой: 0,51 т/ч; 

• расход пара на пароводяной подогреватель 

питательной воды: 0, 26 т/ч; 

• расход пара на деаэратор питательной воды: 

0, 21 т/ч. 

Особенностью данного котельного цеха 

является также тот факт, что с технологических 

потребителей не возвращается конденсат. 

Недостаток в том, что приотсутствии 

конденсатоотводчиков появляется пролетный пар, 

его доля – 10-20%. И используется теплота 

продувочной воды. При том, что величина 

продувки большая (10%), это является следствием 

неэффективной работы ХВО (химической 

обработки воды). Ликвидация этих недостатков 

позволила бы повысить КПД котельной в целом 

на 5%. 

Тем не менее, технологическая оснащенность 

завода позволяет выпускать всю гамму молочной 

продукции с потребительскими качествами на 

уровне мировых стандартов.


Схема переработки молока такова: молоко 

поступает в цех приемки молока, где его 

взвешивают и определяют сортность, затем после 

охлаждения, оно проходит стадию механической 

обработки. И далее подвергается тепловой 

обработке, т.е. пастеризации. 

Пастеризатор, самая основная установка, 

потребляющая пар. Она состоит из трех секций: 

1. Секция регенерации, где происходит 

нагрев молока молоком до 

температур 65-70°С; 

2. Пастеризация - нагрев молокадо 

температуры80-85°С, горячей водой, которая с 

помощью центробежного насоса циркулирует в 

замкнутом контуре с бойлерной установкой. В 

бойлер подается пар из местной котельной, 

который и нагревает воду; 

3. Секция охлаждения - охлаждение молока до 

температур 2-6°С, осуществляется в секции 

регенерации. 

На предприятии есть еще одна установка, 

потребляющая пар, это трубчатый пастеризатор, 

Также теплоиспользующей установкой является 

ванна длительной пастеризации 

Тем не менее, технологическая оснащенность 

завода позволяет выпускать всю гамму молочной 

продукции с потребительскими качествами на 

уровне мировых стандартов. 

Процесс переработки молока можно разделить 

на три этапа: 

- нагрев сырья, 

-сепарирование, 

- пастеризация. 

Рассмотрим каждый из этапов переработки 

молока. 

Нагрев сырья. 

Доставленное поставщиками молоко проходит 

проверку на кислотность и жирность. После этого 

сырье перекачивается из молоковозов в резервуар, 

где охлаждается до 10° С. Молоко из резервуара 

поступает в приемный бак, в котором благодаря 

клапанно-поплавковому устройству производится 

его заполнение до определенного уровня. Из 

приемного бака молоко насосом через регулятор 

потока (в установке ОКЛ-10) подается в секцию 

регенерации пластинчатого аппарата для 

предварительного нагрева до 35-40° Си далее в 

сепаратор. 

Сепарирование. 

Сепарирование - это процесс разделения 

молока на фракции: сливки и обрат. Для этого 

используется специальное устройство - сепаратор. 

Так как в сепараторе не происходит нагрева или 

охлаждения молока, то и на выходе из него обрат 

и сливки имеют температуру 35-40° С. Далее 

сливки и обрат поступают на пастеризацию. 

Пастеризация. 

Для обеспечения необходимого срока 

хранения все продукты сепарирования поступают 

в пастеризаторы, где происходит нагрев 

продуктов до 76-80° С. Данная температура 

обусловлена тем, что при этой температуре погибают 

бактерии, наличие которых ведет к 

раннему скислению обрата и сливок. Для 

пастеризации используются пластинчатые 

теплообменники. Нагрев продуктов производится 

паром,при температуре 160° С. Пастеризованный 

обрат поступает в охладитель, где охлаждается до 

температуры 5-7° С. Охлаждение проходит в 

водяном теплообменнике. Для охлаждения 

используется вода с температурой 0– +2° С. 

Охлажденный обрат поступает на технологию или 

хранение. 

Также пар, вырабатываемый в котельном цехе, 

расходуется на производство творога, сыворотки, 

масла и других кисломолочных продуктов. 

Потребление тепла в 2006 году 

п/п Продукция Энергия на кг, 

кДж 

Выработка, кг КПД Сут.энергия, 

кДж 

1 Молоко пастер. Т=95 420 200000 0,9 93333333 

2 Молоко стер.Т=140 620 80000 0,85 58352941 

3 Творог Т=60 2020 5000 0,5 20200000 

4 Сыворотка Т=90 400 20000 0,9 8888889 

5 Сметана Т=35 170 12000 0,7 2914286 

6 Топленое молоко Т=95 420 5000 0,7 3000000 

7 Кефир Т=30 165 20500 0,7 4832143 

8 Йогурт Т=40 200 7500 0,7 2142857 

9 Масло Т=50 210 3000 0,8 787500 

10 Горяча вода 315 100000 0,9 35000000 

ИТОГО 229451949 

Ознакомившись с работой пастеризационных 

установок, обнаружено, что чистого конденсата не 

получается, потому что происходит подпитка 

бойлеров из городского водопровода. На выходе 

из бойлера образуется излишек горячей воды с 

температурой до 97°С. Его можно было бы 

возвращать в котельную, но, руководствуясь 

материалом по эксплуатации котельной на 

молочном заводе, не рекомендуют использование 

закрытых систем сбора конденсата, по причине 

попадания молочного белка в него, т.к. это 

вызовет вскипание 

189


котла. 

Найдено решение, как можно полезно 

использовать этот образовавшийся в бойлерах 

«конденсат»: 

1) на мойку молоковозов; 

2) на мойку тары (контейнеры); 

3) на приготовление моющих растворов; 

4) на мойку молочных трубопроводов. 

Было посчитано количество конденсата, 

сливаемого с каждой установки: 

1. Пластинчатая пастеризационная 

установка ОКЛ-10: 1404 кг/ч. 

Всего на заводе установлено 5 пластинчатых 

пастеризаторов, один из которых резервный. 

Суммарное количество сливаемого конденсата 

равно: 5616 кг/ч; 

2. Трубчатый пастеризатор ПТ-5: 744 кг/ч; 

3. Ванна длительной пастеризации. 

В ВДП расход пара различен. В основном 

ванна служит для поддержания температуры, т.е. 

не возможно подсчитать, сколько конденсата 

сливается. 

Суммарное количество конденсата, сливаемого 

со всех теплоиспользующих установок: 6360 кг/ч. 

Вычислена суммарная годовая экономия 

горячей воды, при осуществлении возврата 

конденсата со всех теплоиспользующих 

установок: Она равна: 211513,4 рубля. 

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ УГОЛЬНЫХ ТЭС ГЕРМАНИИ В УСЛОВИЯХ 

СТАНОВЛЕНИЯ РЫНКА СО 2 -СЕРТИФИКАТОВ В ЕВРОСОЮЗЕ 

Воробьева Т.А., Антонова А.М. 

Томский государственный университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 36 

E-Mail: tamara.vorobyeva@gmx.net 

Ограничение влияния промышленности на 

окружающую среду, в том числе снижение 

эмиссии парниковых газов (ПГ) является целью 

Киотского протокола [1]. Вступление его в силу 

положило начало развитию нового вида рынка – 

рынка торговли квотами на выбросы ПГ. Этот 

рынок имеет несколько названий: рынок 

эмиссионных прав (квот), рынок парниковых 

услуг или углеродный рынок. На нем покупатель 

приобретает право на дополнительный к 

гарантированному эмиссионным правом выброс 

ПГ. Под эмиссионным правом (квотой) 

подразумевается максимальный объем ПГ, в 

частности СО 2 , разрешенный данной стране для 

выброса в атмосферу. 

В Европейском союзе (ЕС) принята и с 1 

января 2005 года действует система 

регулирования ПГ, предусматривающая введение 

абсолютных ограничений на выбросы ПГ 

предприятиями. Она основана на торговле 

квотами между компаниями. 

Торговля выбросами СО 2 была задумана как 

экологически ориентированный и экономически 

эффективный инструмент, который позволяет 

достичь сокращения выбросов с минимальными 

издержками для экономики [2]. 

При этом одна тонна СО 2 приобретает такую 

ценность, которую определяет сам рынок. При 

условии, что общий объем выбросов СО 2 , а 

соответственно и объем эмиссионных 

сертификатов, выдаваемых странам на 

конкретный период, являются неизменными 

величинами, мероприятия по снижению эмиссий 

СО 2 будут проводиться там, где они будут 

наименее затратны и будут приносить 

наибольшую экономическую выгоду. 

В настоящее время европейские цены 

составляют 6-15 евро/т СО 2 . В будущем в ЕС 

ожидается рост объемов производства и 

потребления энергии [3]. В условиях 

ограниченного общего объема выданных 

сертификатов и запланированного поэтапного 

снижения объема выданных квот в ЕС, цена на 

них будет расти. Евросоюз прогнозирует в 2008- 

2012 гг. увеличение спроса на СО 2 -сертификаты в 

объеме от 500 до 700 млн. т СО 2 и рост цены до 80 

евро/т СО 2 [3]. 

Германия - самый крупный производитель 

электроэнергии в Западной Европе, имеет 118 ГВт 

установленной мощности, а производство 

электроэнергии составляет около 600 ТВтч/год. В 

структуре производства 60 % занимают тепловые 

электростанции (ТЭС), 30 % - атомные (АЭС). 

Одним из основных стратегических видов 

топлива для Германии является уголь, поэтому 

отказ от атомной энергетики и связанный с этим 

рост выработки электрической энергии на ТЭС 

приведет к увеличению выбросов СО 2 и росту 

затрат на приобретение дополнительных 

эмиссионных прав . Поэтому актуальна оценка 

обстоятельств, при которых работа ТЭС 

рентабельна, в том числе за счет снижения 

выброса СО 2 вследствие повышения 

эффективности использования твердого топлива и 

частичной его замены на древесину и природный 

газ. 

190


140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

2000 3000 4000 5000 6000 7000 

Число часов использования Nуст, ч/год 

Рис.1 

С целью выяснения влияния цены сертификата 

СО 2 , цены угля, числа часов использования 

установленной мощности h уст на величину 

выброса СО 2 , значения выработки и стоимости 

электроэнергии, проведены расчетные 

исследования для угольной ТЭС Германии 

мощностью 500 МВт, имеющей КПД 35 %. ТЭС 

имеет на 2008-2012 гг. сертификаты на выброс 

1,87·10 6 т СО 2 /год. 

Рассмотрены 3 варианта работы ТЭС: базовый 

– без модернизации; 1-й вариант - замена 10 % (по 

теплу) угля на древесину, для чего производится 

модернизация котла и системы подготовки 

топлива, затраты на модернизацию - 50 млн.евро, 

цена древесины 12,5 евро/МВт·ч, выбросы СО 2 

при сжигании древесины отсутствуют; 2 вариант – 

модернизация паровой турбины с повышением 

КПД ТЭС до 37 %; затраты на модернизацию - 20 

млн.евро. 

Стоимость электроэнергии, % 


220 

170 

120 

Базовый вариант 

1-ый вариант 

2-ой вариант 



2-ой вариапнт 

70 

70 120 170 220 

Цена основного топлива , % 

Рис.2 

Расчеты проведены для разных условий: 

• при равенстве выработки электроэнергии за 

год при h уст =4500 ч/год и компенсации 

излишнего сверх СО 2 -сертификата выброса 

путем приобретения дополнительного 

эмиссионного права; 

• при изменении выработки электроэнергии, 

когда необходимы затраты на приобретение 

СО 2 -сертификата или есть выручка от 

продажи «лишней» квоты. 

Результаты расчетов приведены на рис.1-4. 

В зависимости от h уст стоимость 

электроэнергии имеет наименьшее значение во 

втором варианте при повышенном КПД ТЭС 

(рис.1). 

Стоимость электроэнергии пропорциональна 

цене основного топлива - угля (рис.2). Здесь за 100 

% взята цена угля в 6,5 евро/МВтч. Второй 

вариант предпочтительнее во всем рассмотренном 

диапазоне цены угля 5-16 евро/МВтч (70-250 %). 

Первый вариант имеет преимущество перед 

базовым, начиная с цены угля в 12 евро/МВтч 

(185 %). 

В то же время, выработка электроэнергии за 

год падает меньше всего в первом варианте, 

наибольшее падение выработки - в базовом 

варианте, когда не предпринимается никаких мер 

для повышения экологической эффективности 

ТЭС. 


160 

140 

120 

100 

80 



2-ой вариант 

0 20 40 60 80 100 

Цена СО2-сертификата, евро/т СО2 

Рис.3 

Цена СО 2 -сертификата в расчетах 

варьировалась в диапазоне от 7 до 80-100 евро/т 

СО 2 . На рис. 3 приведены зависимости для трех 

вариантов при выработке электроэнергии 2,25 

млн. МВтч и цене угля 6,5 евро/МВтч. При цене 

сертификата до 80 евро/т СО 2 второй вариант 

более экономичен. Первый вариант имеет 

преимущество перед базовым при цене выше 32 

евро/т СО 2 . 

Рассчитаны для каждого из трех вариантов 

работы ТЭС зависимости стоимости 

электроэнергии от цены СО 2 -сертификата при 

различных значениях h уст . Характер полученных 

зависимостей для всех трех вариантов одинаков, 

на рис. 4 эти зависимости приведены для первого 

варианта. При h уст .4300 ч/год 

необходима покупка дополнительных квот на 

выброс СО 2 , затраты на нее увеличиваются с 

ростом цены сертификата. 

191



250 

200 

150 

100 

50 

0 

3000 ч 

4000 ч 

5000 ч 

6000 ч 

7000 ч 

0 20 40 60 80 

Цена СО2-сертификата, евро/т СО2 

Рис.4 

Анализ полученных результатов показывает, 

что первостепенное значение и в экономическом, 

и в экологическом плане имеет повышение КПД 

ТЭС. Увеличение КПД станции на 2% позволяет 

почти на 6 % снизить расход топлива, выбросы 

парниковых газов, пыли, оксидов серы и азота. 

Модернизация существующего оборудования с 

целью повышения КПД ТЭС требует инвестиций, 

возврат которых должен обеспечиваться за счет 

снижения выбросов CO 2 и экономии затрат на 

топливо. При повышении КПД рассматриваемой 

ТЭС с 35 до 37 % снижение затрат на топливо 

составляет 2-2,5 млн. евро/год, сокращение 

выброса СО 2 на 100-200 тыс. т в год при цене 20 

евро/т СО 2 позволяет сэкономить еще 2 - 4 млн. 

евро в год. 

Совместное сжигание в котлах твердого 

топлива и 10 % древесины практически не влияет 

на топочные процессы вследствие низкой доли 

древесины. Образующийся при сжигании 

древесины CO 2 не учитывается в кадастре 

выбросов ПГ, поскольку он поглощался 

деревьями в процессе фотосинтеза. Высокие 

значения стоимости электроэнергии, полученные 

в расчетах этого варианта, объясняются 

сравнительно высоким значением затрат на 

модернизацию (50 млн.евро) и, главным образом, 

недостаточно высоким КПД ТЭС (35 %). 

Эффективность частичной замены угля 

древесиной следует рассматривать в более 

широком смысле: утилизация древесных отходов 

в котлах снижает выбросы метана и гемиоксида 

азота, образующихся при гниении этих отходов. 


1. Киотский протокол к рамочной конфенции 

ООН об изменении климата: ООН, 1998. 

http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kprus.pdf. 

2. Schafhausen, F: Der Markt für CO2-Zertifikate, 

Zeitschrift für Energiewirtschaft 2004, Heft 4, S. 

239 ff. 

3. Fernziele für das Klima /Handelsblatt, Nr. 19, 

27./28./29. Januar 2007, S. 26. 

2. Deutsche Emissionshandelsstelle: www.dehst.de 

3. Gegen den Strom / Handelsbaltt, Nr. 247, 21. 

Dezember 2006, S. 2. 

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ЛИТЬЕ 

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР 

Гаврилов В.В., Михайлов Д.А., Сергеев Н.В. 

Политехнический институт сибирского федерального университета. 

Проведен анализ процесса формирования 

слитка в электромагнитном кристаллизаторе с 

горизонтальным расположением оси 

кристаллизующегося слитка в программной среде 

«ANSYS». Построена трехмерная математическая 

модель, в которую введены трехмерная геометрия 

индуктора электромагнитного кристаллизатора, 

электрофизические и механические свойства 

жидкой и твердой фаз кристаллизующегося 

слитка. На основе проведенного анализа 

поставлен ряд экспериментов, подтверждающих 

достоверность построенной математической 

модели. Результаты, полученные при анализе 

электромагнитного, 

теплового, 

гидродинамического и механического полей, 

позволяют дать рекомендации при создании 

комплекса получения непрерывного получаемого 

слитка в электромагнитном кристаллизаторе. 

1. Введение. Современные требования к 

продукции из алюминия и его сплавов требуют 

увеличения качества и снижения стоимости 

полуфабрикатов. 

Рис.1. Расчетная модель 

системы «индуктор-слиток» 

электромагнитного 

192


Одним из способов снижения стоимости затрат 

на производство единицы продукции является 

непосредственное формирование 

слитка малого 

поперечного 

сечения 

из расплава без 

механической обработки. 

На сегодняшний 

день для непосредственного 

получения слитка малого поперечного сечения из 

расплаваа 

используются 

кристаллизаторы 

скольжения и электромагнитные 

кристаллизаторы 

(диаметром 20 ммм и менее). . При литье в 

кристаллизатор 

скольжения охлаждение 

происходит за счет 

контакта с охлаждаемыми 

стенками. Наилучшего 

качества 

получаемых 

полуфабрикатов из сплавов алюминия добиваются 

литьем слитков в электромагнитный 

кристаллизатор. 

Качество 

слитка 

(качество 

поверхности, 

структура), 

получаемого в 

электромагнитном кристаллизаторе, превосходит 

другие способы получения 

слитков 

(кристаллизатор скольжения, роторная литейная 

машина) ). Улучшенные 

физико-механические 


слитка, полученного 

литьем 

в 

электромагнитный кристаллизатор, объясняются 

условиями 

кристаллизации 

расплава при 

непосредственном 

контакте 

с охлаждающей 

средой [1, 2], таким образом, увеличивается 

скорость 

кристаллизации и уменьшается размер 

кристаллов слитка (6). 

Традиционно 

ось 

слитка, получаемого 

в 

электромагнитном кристаллизаторе, направлена 

вертикально, при этом имеется 

существенный 

недостаток – необходимость устройства шахты 

под кристаллизатором для слитка, остановка 


литья на время подъема слитка из шахты 

или устройство машины раскроя слитка на мерные 

заготовки. Горизонтальное расположение 

оси 

слитка исключает необходимость в шахте и 

машине раскроя слитка. 

2. Теоретическая часть. Анализ процесса 

формирования непрерывно отливаемого слитка в 

электромагнитный кристаллизатор представляет 

собой задачу расчета 

электромагнитного, 

теплового, гидродинамического 

и механического 

полей. Вертикальное расположение оси индуктора 

электромагнитного кристаллизатора имеет малую 

несимметрию распределения электромагнитных и 

механических 

полей, позволяющую 

провести 

расчеты в осесимметричной 

двухмерной 

постановке [6]. Формирование 

расплава 

в 

индукторе 


кристаллизатора 

с горизонтально 

расположенной осью имеет несимметрию 

металлостатического давления 

в поперечном 

сечении слитка, по этой причине требуется 

решение поставленной задачи в трехмерной 

постановке. 

Геометрическая 

модель системы 

«индуктор-слиток» 


кристаллизатора 


слитков малого 

поперечного сечения 

представлена на рис. 1. В 

построенной модели 

были заданны следующие 

параметры: удельное сопротивление индуктора 

было 

принято равным удельному сопротивлению 

меди, слиток представлен телом цилиндрической 

формы с внутренней 

границей раздела, 

соответствующей 

границе перехода жидкой фазы 

в твердую. Для твердой и жидкой фаз введены 

электрические и механические характеристики 

расплавленного 

и твердого 

алюминия 

(электропроводность, 

вязкость, 

плотность, 

поверхностное 

натяжение), 

позволяющие 

провести анализ электромагнитных, тепловых, 

гидродинамических и механических процессов в 

расчетной модели. Частота дискретизации сетки 

подобрана такой, чтобы учесть скин-эффект в 

кристаллизующемся 

слитке. Частота тока в 

индукторе была 

подобранаа оптимальной для 

диаметра слитка (15 мм) и с учетом требований к 

разрешенным 

промышленным 

частотам 

была 

принята равной 66 кГц. 

3. Результаты 

расчета. Расчеты проводились 

исходя из условия подбора значения тока в 

индукторе, достаточного для уравновешивания 

металлостатического 

и электромагнитного 

давлений на поверхности жидкой фазы 

слитка 

(условие удержания во взвешенном состоянии 

расплава в индукторе). Расчет состоял 

из 4-х 

основных этапов: 

– анализ электромагнитного 

поля 

в 

расчетной модели; 

– анализ мощности тепловыделения 

в 

слитке (твердой и жидкой фазах); ; 

– анализ количества тепла, отводимого от 

жидкой фазы слитка 

посредством 

охлаждения водой твердой фазы слитка; 

– анализ электромагнитных 

усилий, 

действующих на слиток, построение эпюр 

скоростей движения 

в жидкой 

фазе и 

результата сложения 

электромагнитных и 

металлостатических давлений. 

Выполненные 

е расчеты показали, что для 

формирования 

слитка диаметром 15 мм и 

внутреннем диаметре индуктора 25 мм с высотой 

витка 20 мм 

I=1000А. 

достаточно тока в индукторе 

На рис. 2 показана картина распределения 

индукции магнитного поля в модели при токе 

индуктора I=1000А. 

193


Рис. 2. Картина распределения напряженности 

магнитного поля в расчетной области. 

Светлые участки 

соответствуют области с 

такими значениями напряженности магнитного 

поля, 

при которых 

металл находится во 

взвешенном состоянии. Вне этой 

области жидкая 

фаза требует удержания от растекания с помощью 

металлопровода. 

На рис 3 а и б показаны 

картины 

распределения давлений в слитке, полученных в 

результате 

сложения 

электромагнитногоо 

и 

гидростатического давлений. 

расплава и формы жидкой фазы слитка, 

отклонения от соосного расположения 

твердой 

фазы 

слитка и индуктора, отклонениии формы 

жидкой 

фазы слитка от 

цилиндрической. 

Величина погрешности измеренных и расчетных 

параметров составляет не более 10-15%. 

а б 

Рис. 3. Распределение давлений в поперечном 

и продольном 

сечении 

кристаллизующегося 

слитка. 

Несимметричное 

распределение давлений в 

сечениях 

объясняется перепадом давлений 

по 

высоте поперечного сечения слитка и наличием 

гидродинамических сечений в жидкой фазе. 

4. Описание 


Результаты, 

полученные при расчете, были использованы 

при 

проведении 

установке, 

эксперимента 

геометрические 

на 

и 

индукционной 

энергетические 

показатели которой соответствуют параметрам 

расчетной модели 

индукторе, частота 

(размеры индуктора, ток в 

тока и др.). Эксперимент 

заключался в следующем: в виток индуктора 

помещался алюминиевый пруток диаметромм 15 

мм, вихревые токи разогревали участок прутка до 

плавления и за счет электромагнитных 

сил 

происходило удержание расплаваа во взвешенном 

состоянии. На рис. 4 показаны фотографии 

индуктора 

экспериментальной 


в 

момент удержания 

жидкой фазы слитка 

электромагнитным полем и после отключения 

тока от индуктора. 

5. Анализ погрешностей. Эксперимент 

показал, что результаты, 

полученные из 

математической модели и эксперимента, имеют 

незначительные 

температурным 

отличия, 

изменениемм 

вызванные 


а 

б 

Рис. 4. Алюминий, 

находящийся 

во 

взвешенном 

состоянии за счет магнитного поля 

индуктора ( а) и после отключения индуктора (б). 

6. Выводы. Результаты 

проведенных 

исследований 

показали 

достоверность 

построенной 

модели 


процессов 

при 

горизонтальном 

формировании 

слитка 

из 

алюминия и его сплавов. 


: 

1. Гецелев, З. Н. непрерывное 

литье 

в 

электромагнитный 

кристаллизатор / 

З. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Ф. И. Квасов 

и др. М.: Металлургия, 1983. 152 с. 

2. Устройство для непрерывного литья 

слитков 

в электромагнитном 

поле. Патент 

на 

полезную модель №48836 Р.Ф / М.В. 

Первухин, В.Н. Тимофеев, Р.М. Христинич и 

др. // Опубл. 10.11.2005. Бюл. №31. 

3. Альтман, М.Б. плавка и литьё алюминиевых 

сплавов: справ. изд. / М. Б. Альтман, А. Д. 

Андреев, Г. . А. Балахонцев и др. 2 – е изд., 

перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1983. 352 

с. 

4. Зиновьев А.В. Технология 


давлением цветных металлов и сплавов: 

Учебник для вузов/ А.В. Зиновьев, А.И. 

Колпашников, П.И. Полухин и др. – М.: 

Металлургия, 1992. 512 с. 

5. Самойлович, Ю.А. Формирование 

слитка. / 

Ю.А. Самойлович – М.: "Металлургия", 1977. 

– 197 с. 

6. Первухин, М.В. Анализ электромагнитного 

поля индукционной установки для получения 

слитков малого поперечного сечения / М.В. 

Первухин // Вестник 

красноярского 

государственного 


университета. Вып. 37. Красноярск: ИПЦ 

КГТУ, 2005. – 170 с 

194


УТОЧНЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ 

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА ПЕРЕХОДНОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА НАГРЕВА 

ШАРА 

Городов Р.В., Кузьмин А.В. 


E-mail: gorodov@tpu.ru 

В работах [1,2] был проведен сравнительный Fo 1 = at 2 

1 

R − 

анализ решений уравнения теплопроводности для 

число Фурье, соответствующее 

сферического тела с граничными условиями 

окончанию начальной стадии и определяемое из 

второго рода, полученных с помощью метода 

выражения [1]: 

интеграла теплового баланса Гудмена [3] для 

температурных профилей в виде полинома n - 

1 1 ⎡ 1 1 ⎤ 

степени и в виде Т = полином r 

Fo = ⋅⎢1− + 

⎥ 

n(n ⋅ + 1) 

. В соответствии 

⎣ n+ 2 (n+ 2)(n ⋅ + 3) ⎦ . (2) 

с физической концепцией метода процесс нагрева 

тела разбивается на две стадии: на первой, 3. Начиная со значения 

Fo ≥ 0, 25 

, 

начальной стадии, глубина проникания теплового расхождение точного и приближенного решения 

импульса 

δ() 

t 

достигает центра шара радиусом R (1) при n = 2 не превышает 1%, а при больших 

(т.е. 

δ() 

t ≤ R 

), на второй стадии начинается значениях Fo стремится к 0. Это объясняется тем, 

изменение температуры в центре тела. Для каждой что, начиная с 

Fo = 0, 25 

, процесс нагрева тела 

из стадий найдены асимптотические решения для становится квазистационарным: температура 

температурного поля соответственно для малых и любой точки повышается по линейному закону, а 

больших значений безразмерного времени Фурье распределение температуры следует закону 

2 

Fo = at R , где t − время, a − 

параболы [4]. 


4. Таким образом, выделяется переходная 

температуропроводности. 

Наибольшие 

стадия процесса нагрева, определяемая границами 

погрешности приближенных решений были 

0,0265 < Fo < 0, 25 

отмечены в начале второй стадии процесса 

, которая требует специальной 

нагрева тела, что и побудило к проведению оценки и повышения точности приближенного 

данной работы. 

решения. 

Подчеркнем некоторые результаты анализа, В этом временном промежутке точность 

проведенного в работах [1,2]: 

приближенного решения (1) главным образом 

1. В самом начале процесса нагрева при определяется значением показателя степени 

∗ 

значениях ( Fo≤ 

Fo ), где 

Fo ∗ = 0,0265 − 

полинома, который, в свою очередь, зависит от 

числа Фурье. В результате анализа этой 

безразмерное время окончания начальной стадии, закономерности была получена 

определенное из точного решения [4], применимы аппроксимационная зависимость в виде: 

оба рассмотренных температурных профиля. При 

этом наибольшее расхождение их с точным 

5 

Аi 

решением составляет величину менее 2%, а nFo ( ) = ∑ , 

i 

степень полиномов в обоих температурных 

i= 

0 Fo 

(3) 

профилях равна n = 4 [1]. 

где 

А 

0 

= 2,03554159548730 

, 

2. Приближенное решение для профиля в 

-2 

виде полинома n 

А 

-степени для второй стадии 

1 

= 4,44270901418236⋅10 

, 

-2 

получено в виде: 

А2 = 1,05859605570089⋅10 

, 

-4 

ϑ А 

n 

3 

= 3,61289304594781⋅10 

R 

1 r 

, 

= 3Fo 

− 3Fo 

+ Ki 

n , n ≥ 1 

-6 

А 

, (1) 

4 

= 5,41024194251893⋅10 

, 

-8 

А5 = 2,78893049968760⋅10 

. 

ϑ = ( Trt (,) −T0) ( T− 0) 

− 

R 

c 

T 

где 

безразмерная 

Таким образом, на переходной стадии 

Ki = qR ( λ( T −T 

) 

0 

) − 

c 

температура; 

критерий 

процесса нагрева шара 0,0265 < Fo < 0, 25, 

Кирпичева; λ − коэффициент теплопроводности; приближенным решением задачи будут 

r = r R− 

относительный радиус; 

T c 

− 

температура 

выражения (1)-(3). На рисунке для наглядности 

0 


T − 

приведено распределение температуры в теле для 

начальное значение температуры одного из моментов времени, лежащего в 

тела; n − показатель степени полинома; указанном промежутке, а в таблице – численные 

195


( ϑ R 

Ki) 

СР , 

значения средней температуры тела 

( ϑ Ki) 

температуры на поверхности R ПОВ и 

ϑ Ki R 0 , а также их 

температуры в центре сферы ( ) 

относительные расхождения с точными 

значениями ∆ для разных Fo . 

Видно, что расхождение с точным составляет 

в основном менее 1%. 

Рисунок. Распределение температуры в сферическом теле на переходной стадии ( Fo = 0,08 ) 

процесса нагрева (сплошная линия – точное решение [4], точки – решение (1)-(3)) 

Таблица. Сравнение точного и приближенного решений в различные моменты времени на 

переходной стадии процесса нагрева тела 

Точное решение × 10 3 

Приближенное решение × 10 

3 

⎛ϑR 

⎞ 

⎜ ⎟ 

⎝ Ki ⎠ 

СР 

⎛ϑR 

⎞ 

⎜ ⎟ 

⎝ Ki ⎠ 

ПОВ 

⎛ϑR 

⎞ ⎛ϑR 

⎞ 

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 

⎝ Ki ⎠0 ⎝ Ki ⎠ 

СР 

∆,% 

⎛ϑR 

⎞ 

⎜ ⎟ 

⎝ Ki ⎠ 

ПОВ 

∆,% 

⎛ϑR 

⎞ 

⎜ ⎟ 

⎝ Ki ⎠ 

∆,% 

0 

Fo = 0,03 

90,0000 229,8518 0,06948 90,0000 ≈0 223,9166 2,58 0,06957 0,0104 

Fo = 0,08 

240,0001 420,0202 28,4737 240,0000 ≈0 420,1091 0,0212 28,2889 0,6492 

Fo = 0,15 

450,0000 645,2032 172,0275 450,0000 ≈0 645,5753 0,0577 172,3412 0,1824 

Fo = 0, 24 

720,0000 919,2213 423,5845 720,0000 ≈0 919,6138 0,0427 422,0205 0,3692 


1. Городов Р.В., Кузьмин А.В. О выборе 

температурного профиля при решении задач 

со сферической симметрией методом 

интеграла теплового баланса на начальной 

стадии процесса нагрева тела // Энергетика: 

экология, надежность, безопасность: 

Материалы XII Всероссийской научно-техн. 

конф. Томск: Изд-во ТПУ, 2006.- 186-189 c. 

2. Городов Р.В., Кузьмин А.В. О выборе 

температурного профиля при решении задач 

со сферической симметрией методом 

интеграла теплового баланса на 

квазистационарной стадии процесса нагрева 

тела // // Энергетика: экология, надежность, 

безопасность: Материалы XII Всероссийской 

научно-техн. конф. Томск: Изд-во ТПУ, 

2006.- 151-153 c. 

3. Гудмен Т. Применение интегральных 

методов в нелинейных задачах 

нестационарного теплообмена // Проблемы 

теплообмена. Перев. с англ. под ред. 

Кириллова П.Л.–М.: Атомиздат, 1967.–c. 47- 

96. 

4. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: 

Высшая школа, 1967. 600 с. 

196

ПРОБЛЕМЫ СЖИГАНИЯ ЗАБАЙКАЛЬСКИХ УГЛЕЙ НА ОБЪЕКТАХ ЖКХ 

Горячих Н.В., Басс М.С., Мирошников С.Ф. 

Читинский государственный университет, Россия, г. Чита, ул. Александро- 

Заводская, 30 

E-mail: luntik.87@mail.ru 

Вопросы энергосбережения - 

трудноразрешимая проблема для России, от 

которой зависит экономика и экология страны. 

Существует несколько принципиальных путей 

энергосбережения, основными являются: 1) 

повышение КПД котлов; 2)снижение потерь в 

электро-тепло-сетях при производстве и 

транспортировке электрической и тепловой 

энергии, а также в жилых домах. Остановимся на 

первом из путей энергосбережения. 

В целях реализации постановления 

Правительства РФ от 16 июня 2004 года № 284 

«Об утверждении Положения о Министерстве 

промышленности и энергетики РФ» 

Министерством промышленности и энергетики 

РФ разработаны различные нормативные 

документы, в том числе: Положение об 

организации в Минпромэнерго РФ работы по 

утверждению нормативов удельных расходов 

топлива и Порядок расчета и обоснования 

нормативов удельных расходов топлива на 

отпущенную электрическую и тепловую энергию 

от тепловых электростанций и котельных (приказ 

№ 268). 

Данное положение направлено на решение 

одной из важных проблем: повышение 

эффективности функционирования котельных, 

имеющих низкий КПД и высокий затратный 

механизм. 

Технологическими причинами низкой 

эффективности мелких и средних котельных 

являются: некачественный режим ведения 

процесса горения; конструктивные недостатки 

топочных устройств; несоответствием качества 

поставляемого угля (его фракционного состава) 

слоевому способу сжигания. 

В связи с данным Положением в г. Чите и 

Читинской области были проведены испытания 

котлов для определения КПД и даны 

рекомендации по снижению потерь теплоты и 

повышению КПД котлов. Особенностью нашей 

области является то, что 80 % котельных работает 

на твердом топливе. Рассмотрим результаты 

испытаний на типичной для ЖКХ Читинской 

области котельной – котельной администрации 

Маккавеевского сельского округа. Было испытано 

5 твердотопливных котлов типа КВ. 

Эффективность работы котлов оценивалась по 

их КПД брутто. КПД нетто котлов не 

определялись. КПД котлов определялись по 

обратному балансу. Тепловые потери, входящие в 

этот баланс (потери с механическим и химическим 

недожогом, с уходящими газами, с физическим 

теплом шлака), рассчитывались по 

общеизвестным зависимостям [1, 3]. Потери тепла 

в окружающую среду определялись по 

общепринятому графику, не отражающему 

реальное состояние тепловой изоляции котлов. 

Фактические же потери в окружающую среду изза 

некачественной изоляции котлов должны быть 

выше, но точное их определение в ходе 

испытаний не представлялось возможным. 

Тепловые испытания котлов проводились в 

соответствии с [1, 2]. В ходе проведения опытов 

измерялись расходы, давления, температуры 

теплоносителя и определялся состав продуктов 

горения топлива. 

Проведенные испытания котельных установок 

показали, что тепловая мощность, заявленная в 

паспортных данных, достигается только котлом № 

1 и составляет 0,4 МВт (0,34 Гкал/ч), у остальных 

эта величина снижена и колеблется в пределах 15- 

20 % от номинальной. У всех котлов наблюдаются 

исключительно большие коэффициенты избытка 

воздуха (до 6-8). Это приводит к повышенным 

потерям теплоты с дымовыми газами, хотя 

значительное разбавление газов воздухом в 

некоторой степени снижает их температуру. 

Большие потери с химнедожогом 0,6-6,5% (при 

нормативном значении 0,5-1%). Из-за 

неравномерного распределения топлива по 

колосниковой решетке много воздуха покидает 

слой, не участвуя в горении. При совместном 

сжигании крупных кусков угля и мелочи на 

решетке происходит кратерное горение. Мелкое 

топливо создает большое сопротивление проходу 

воздуха через слой. В отдельных местах мелочь 

выносится из слоя и образует прогар, через 

который воздух уходит транзитом. В это время в 

других местах горение протекает с недостатком 

воздуха. Именно такое кратерное горение и 

характеризуется большими потерями с 

механическим и химическим недожогом топлива. 

Важным фактором высоких коэффициентов 

избытка воздуха является неплотность обмуровки 

котлов, особенно у топочных дверец. 

Значительное разбавление продуктов сгорания 

холодным воздухом снижает температуру в топке, 

а значит, и температуру теплоносителя. Кроме 

того, недостаточно высокая температура в топке 

способствует потерям теплоты с механическим 

недожогом.


У котла № 1 отмечены высокие температуры 

уходящих газов (на пиках свыше 500° С). Поэтому 

химический недожог минимален, и коэффициент 

избытка воздуха сравнительно невелик, тем не 

менее, потери с теплотой дымовых газов очень 

большие – до 40 %. 

Согласно паспортным данным, массовый 

расход уходящих газов при номинальной 

теплопроизводительности должен составлять 0,56 

кг/с. На самом деле при максимальных нагрузках 

котлов массовый расход газов в ряде случаев 

превышает заявленный в 1,5-2 раза, что ухудшает 

условия работы дымососов. 

У ряда котлов (№ 2, 3) происходит выброс 

недогоревшего топлива в верхней части котла 

через неплотности. Температура задних стенок 

котлов № 1-4 превышает нормативные значения 

на 1-15ºС, что определяет повышенные значения 

потери теплоты через обмуровку данными 

котлами. У котла № 5 на минимальной нагрузке 

температура уходящих газов составляет 68,3ºС, 

что ниже температуры точки росы 85,05ºС. 

Данное снижение определяет высокий уровень 

коррозии хвостовых поверхностей. 

С точки зрения повышение экономичности 

работы котлов, ее можно осуществлять тремя 

путями: малозатратными (режимными) 

мероприятиями, малой и капитальной 

модернизацией оборудования. Малая 

модернизация даёт меньший эффект, чем 

капитальная, зато не требует больших затрат и, 

как правило, может быть осуществлена 

собственными силами предприятия в 

сравнительно короткие сроки. Практика 

показывает, что только за счёт малой 

рационализации и повышении культуры 

эксплуатации котлов можно получить в котельных 

до 10-15% экономии сжигаемого топлива. 

К режимным мероприятиям и малой 

модернизации повышающим культуру и 

эффективность эксплуатации испытуемых котлов, 

можно отнести следующие: 

1. Правильно организованная подача воздуха 

играет существенную роль на экономичность 

сжигания топлива. Рекомендуемые 

характеристики воздушного режима для топок с 

колосниковыми решетками [3, 4]: избыток воздуха 

в конце топки 1,3-1,5; присосы воздуха 

минимальные. 

2. Уплотнить топки котлов. Загрузочные 

топочные дверцы держать всегда закрытыми. 

Снижение коэффициента избытка воздуха в топке 

котла всего на 0,1 позволяет повысить его КПД и 

сэкономить до 0,5% топлива [5]. 

3. Производить загрузку топлива на решетки 

котлов равномерно, при этом поддерживать слой 

топлива на решетке примерно 150-300 мм. 

4. Установить в котельных расходомеры 

(водомеры) сетевой воды. Наладка и эксплуатация 

котла по контрольно-измерительным приборам 

позволяет экономить 3-5% топлива [5]. 

Рассмотреть возможность установки приборов 

учета тепловой энергии и осуществления весового 

контроля для определения и минимизации 

удельных расходов топлива. 

5. Для снижения фактических потерь тепла в 

окружающую среду покрыть тепловой изоляцией 

трубопроводы горячей воды в котельных. Также 

рекомендуется произвести обмуровку задних 

стенок котлов № 1-4. 

К мероприятиям капитальной модернизации 

испытуемых котлов следует отнести следующие: 

1. Произвести ревизию поверхностей нагрева 

котлов. При обнаружении недостатка или 

отклонении от проектных произвести 

восстановление или замену. 

2. Кардинально изменить схему подачи 

топлива в котельную. Оценить 

гранулометрический состав сжигаемого топлива 

рассевкой его на ситах. Использовать для 

сжигания подготовленное дробленое топливо с 

размером кусков до 30-40 мм. При этом 

поддерживать слой топлива на решетке 150-300 

мм. 

3. Привести в соответствие характеристики 

дымососов и вентиляторов, поскольку при 

больших нагрузках мощности дымососов не 

хватает для поддержания необходимого режима. 

4. При высоких температурах уходящих газов 

за котлами предусмотреть возможность установки 

вспомогательных (хвостовых) поверхностей 

нагрева котлов. Установка теплофикационного 

экономайзера дает экономии топлива на менее 4- 

7% [5], а теплопроизводительность котла 

возрастает. 

5. Поддерживать расход теплоносителя через 

котлы не ниже рекомендованных в паспортных 

данных. 

Капитальная модернизация дает больший 

эффект, но отсутствие свободных денег у 

энергоснабжающих организаций в достаточном 

количестве затрудняет осуществление работ по 

внедрению энергосберегающих мероприятий. 

Благодаря наметившейся стабилизации экономики 

ее роста, проблемы энергосбережения встают 

очень остро, т.к. наша страна значительно 

уступает в вопросах энергоемкости продукции по 

сравнению с западными странами, поэтому 

решение этих вопросов становится важным на 

этих уровнях. 


1. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. 

Теплотехнические испытания котельных 

установок. – М.: Энергия, 1977, - 216с. 

2. Методические указания по проведении 

эксплуатационных испытаний котельных 

установок для оценки качества ремонта. РД 

153-31.1-26.303-98. – М.: ОРГРЭС, 2000, - 

36с. 

198


3. Тепловой расчет котельных агрегатов 

(Нормативный метод) Под ред. Н.В. 

Кузнецова. – М.: Энергия, 1973, - 296с. 

4. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. 

Справочник по котельным установкам малой 

производительности. – М.: Энергоатомиздат, 

1989, - 488с. 

5. Валковыский Е.Г., Шустер А.Г. Экономия 

топлива в котельных установках. – М.: 

Энергия, 1973, 304с. 

6. СНиП II-35-86. Котельные установки. – М.: 

Госстрой СССР, 1986. 

СТЕНД ПО ИСЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА НА СТРУЕ 

ВОДЫ 

Дидрих А.В., Галашов Н.Н. 


E-mail: didrih@tpu.ru 

Теплообмен при конденсации пара на струях 

жидкости широко применяется во многих 

аппаратах на производстве, но до настоящего 

времени еще не достаточно хорошо изучен, 

особенно при нагреве сильно переохлажденных 

жидкостей. 

Цель настоящей работы заключалась в 

создании и предварительном опробовании 

экспериментального стенда для исследования 

теплообмена при конденсации водяного пара на 

переохлажденных струях воды, втекающих в 

паровое пространство с достаточно высокой 

скоростью. 

Схема экспериментального стенда показана на 

рис.1. 

эмп 

Вкл 

220 B 

Pв 

1 

Воздушник 

Pп2 

Штанга 

Шкала 

t1 

2 

Сопло 

Мл 

Струя 

3 

220 B Pп1 

6 Пар 4 

Вода 5 

tп1 

ЭК 

Пк 

холодная 

вода 

h2 

tп2 

См.П 

Площадка 

h1 

ТЭН 

Рис.1 Схема лабораторного стенда 

7 

t2 

8 

в канализацию 

Мерный сосуд 

Основными элементами стенда являются 

электрокотел (ЭК) и смешивающий подогреватель 

(См.П). Пар в ЭК получается за счет нагрева воды 

ТЭНами мощностью 10 КВт. Давление пара в ЭК 

измеряется манометром Рп1, температура 

термопарой tп1, а уровень воды h 1 измеряется с 

помощью водомерного стекла. Для защиты ЭК от 

повышения давления установлен 

предохранительный клапан (Пк), а от пережога 

ТЭНов электромагнитный выключатель (ЭМП). 

Смешивающий подогреватель выполнен из трубы 

из нержавеющей стали длиной 800 мм с 

внутренним диаметром 100 мм и толщиной стенки 

4 мм. Сверху и снизу приварены фланцы, к 

которым крепятся крышки. В центре верхней 

крышки вварена трубка для подвода воды, в 

которую снизу вкручиваются сопла с 

калиброванными отверстиями. Сбоку в крышке 

выполнено отверстие с уплотнением, через 

которое пропущена полая штанга. К нижней части 

штанги прикреплена круглая площадка, в центре 

которой выполнено углубление, в котором 

укреплена хромель-копелевая термопара tп2. 

Выводы от термопары проходят через штангу к 

199


милливольтметру (Мл). На штанге нанесена 

шкала, с помощью которой можно измерять 

расстояние от сопла до термопары при 

перемещении щтанги. Температура холодной 

воды поступающей в подогреватель измеряется 

перед соплом с помощью ртутного термометра t 1 . 

Давление внутри смешивающего подогревателя 

измеряется с помощью мановакууметра P п2 . 

Уровень воды в смешивающем подогревателе h 2 

измеряется с помощью водомерного стекла. 

Температура, сливаемой воды измеряется с 

помощью ртутного термометра t 2 . Для устранения 

воздуха из рабочего объема в верхней крышке 

выполнен воздушник, к которому можно 

подключать вакуумный насос для более 

качественной откачки. Определение расхода воды 

производится с помощью мерного сосуда на сливе 

воды из подогревателя. 

После сборки стенда было выполнено его 

опробование. Исследование выполнялось при 

течении воды из сопла диаметром 5 мм. Расход 

воды изменялся ступенчато и равнялся 1, 2 и 3 

л/мин. Избыточное давление в подогревателе 

поддерживалось 0,1 кГс/см 2 . Температура 

насыщения при этом давлении 102 о С. Начальная 

температура воды перед соплом t 1 составляла при 

расходе воды 1 л/мин 17 0 С, при расходе 2 л/мин 

14 0 С и при расходе 3 л/мин 11 0 С. Измерения 

проводились при длине струи от 50 до 600 мм. 

Температуры воды в конце струи t 2 , измеренные 

термопарой, приведены в табл.1 и на рис.2. 

L, мм 50 100 200 300 400 500 600 

G=1 л/мин t 2 , 0 С 22 22 25 32 45 62 70 

G=2 л/мин t 2 , 0 С 18 18 19 22 29 41 48 

G=3 л/мин t 2 , 0 С 14 14 15 17 25 32 41 

Таблица 1. Результаты эксперимента 

80 

tr,град 

воде, значения которых приведены на рис. 3. 

70 

60 

10 

9 

α, Вт/(м 2 К) 

50 

40 

G=1 л/мин 

G=2 л/мин 

G=3 л/мин 

8 

7 

30 

20 

10 

0 

L,мм 

0 100 200 300 400 500 600 700 

Рис.2. Температуры воды в конце струи 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

G=1 л/мин 

G=2 л/мин 

G=3 л/мин 

d ts 

− t1 

α = ρcw 

p 

ln 

4 L t 

s 

− t 

2 

С помощью формулы 

, где 

d - диаметр сопла, м; L - длина струи, м; t s , t 1 , t 2 - 

температура насыщенного пара, начальная 

температура жидкости и ее конечная температура, 

соответственно, о С; ρ - плотность жидкости, кг/м 3 

; с р - теплоемкость жидкости, Дж/кг; w - скорость 

жидкости на выходе из сопла в м/с были 

рассчитаны коэффициенты теплоотдачи от пара к 

0 

L, мм 

0 100 200 300 400 500 600 700 

Рис. 3. Зависимость коэффициента 

теплоотдачи от длины струи и расхода воды 

Опробование стенда показало, что он пригоден 

для проведения экспериментов. Рис.3 показывает 

интересную закономерность – в интервале длины 

струи от 150 до 350 мм коэффициент теплоотдачи 

имеет минимум. Также вызывают интерес 

большие α при длине струи 50 мм. 

СРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ И КОНВЕКТИВНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В 

УСТАНОВКАХ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ 

Дорофеева Д.Ю., Шегоракова О.С., Лапицкий А.Г. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина,30; 

Красноярский государственный аграрный университет, Россия, г. Красноярск 

E-mail: d_d_yu@mail.ru 

Комфортный температурный (тепловой) режим 

продуктивных животных особенно важен в 

начальный период, когда у детенышей механизм 

теплорегуляции еще несовершенен, а поверхность 

тела обычно не имеет волосяного покрова. Чем 

200


мельче животное, тем относительно больше его 

поверхность, и тем быстрее оно остывает. 

Организм животного несет теплопотери за счет 

теплопередачи излучением, конвекцией и 

кондукцией, а также при испарении влаги. 

Теплопотери можно оценить [1]: 

• радиационные – по закону Стефана-Больцмана, 

зависят (теоретически) от разности температуры 

поверхностей в 4-ой степени; 

• конвективные – по закону Ньютона-Рихмана, 

существенно зависят от скорости движения 

воздуха в зоне нахождения животного; 

• кондуктивные – по закону Фурье, зависят от 

принятых строительных и эксплуатационных 

решений (конструкции и материала пола, настила, 

подстилки). 

Потери тепла телом животного можно 

восполнить (помимо энергии с пищей), в 

принципе, теми же механизмами теплопередачи: 

радиационным (например, электрическими 

обогревателями ЭРГНА на стене или потолке), 

конвективным (например, батареями водяного 

отопления) и кондуктивным (теплые полы). В 

реальных условиях эти механизмы не 

изолированы друг от друга, так, батареи 

отопления часть энергии излучают (как и всякое 

тело с Т > 0 К), а электрообогреватели - 

рассеивают конвективно. 

Если, пока, не касаться стоимостных 

показателей, то радиационная система является 

наилучшей в смысле «технологичности» – 

удобства монтажа, легкости управления, в 

частности, быстроты вывода «на режим», 

точности при поддержании необходимых 

температурных условий. 

Особенно важно, что ИК-излучение: 

(частично) проникает вглубь тела, поглощаясь 

тканями под кожей, усиливает биологические 

процессы в организме, повышает тонус и 

естественные защитные силы животного. 

Это – принципиальное преимущество ИКнагрева, 

т.к. при конвективной и кондуктивной 

формах теплопередачи нагревается внешняя 

поверхность тела, и лишь постепенно 

прогреваются глубже лежащие ткани. 

При несомненном превосходстве установок 

лучистого обогрева, их расчет имеет 

определенные трудности: теоретическое 

определение плотности теплового потока в поле 

ИК-излучателей – сложная математическая задача, 

частично решенная в [2]. 

По методике расчета количества тепла, 

предлагаемой в [2], имеются замечания. 

1. Возможность использовать для описания 

углового коэффициента излучения (УКИ) с 

учетом степени черноты формулу Христиансена 

(формула 1 в табл.1) никак не обоснована, и 

литературная ссылка на нее отсутствует; введены 

(лишь запутывающие читателя) угловые 

коэффициенты φ 12 =1 и φ 21 =А 1 /А 2 . 

2. В [2] для нахождения по формуле (1-37) 

температурного фактора b 12 =(T 1 /100) 4 -(T 2 /100) 4 

предлагается график (рис. 1.6 на с.17), которому 

присущи серьезные недостатки: 

– у всех линий Т 2 =const (кроме линии Т 2 =293 

К) указаны ошибочные значения температуры, 

так, для линий 1-2-3-5-6 вместо ряда 353-333-313- 

273-253 К следует брать значения 233-253-273- 

313-333 К соответственно; 

Таблица 1. Результирующий теплообмен в единицу времени 

q 

рез 

Выражения для 

Примечание 

На единицу поверхности, по уравнению Christiansen 

4 4 

[3], 

F12σ ( T1 

− T2 

), где коэффициент лучистого 

теплообмена поверхностей А 1 и А 2 : 

−1 

−1 

− 

F [ ( ) ] 1 

12 

= ε 

1 

1+ 

ε1 

ε 

2 

−1 

А1 

⋅ А2 

(1) 

4 4 

На единицу поверхности ε 

12σ 

( T − T ) 

1 2 

−1 

−1 

степень черноты зависит от ε 1 и ε 2 : ( ) 1 

12 

= ε + ε −1 − 

1 2 

, где приведенная 

ε (2) 

С поверхности 

А 

1 (учитывается только ε излучателя): 

4 4 

ε 

1σ А1 

( Т 

1 

− Т 

2 

), где σ=5,67*10 -8 Вт*м -2 *К -4 (3) 


F12 

зависит от конфигурации 

и степени черноты поверхностей; более 

точное уравнение дал Jensen[4]. 

Получается из (1) при А 1 = А 2 (используется 

в строительной теплофизике) 

Грубое приближение (1) при А 2 →∞ и/или 

ε 2 →1 

– в пересчете нуждаются все отметки на 

ординате, поскольку они указаны неверно, так, 

вместо b 12 =1 надо понимать b 12 =0, размерность на 

ординате не К 3 , а К 4 ; 

– не объяснена такая своеобразная ситуация: 

все положительные значения b 12 образуют 

область, где в действительности тело животного 

теряет тепло (поскольку Т 1 > Т 2 ), а при всех b 12


относительная облученность ( при потоке 1 Вт в 

телесном угле 1 ср, на расстоянии 1 м от 

излучателя); ψ – пересчетный коэффициент, 

ψ=ψ(x,h,α); h – значение высоты. Для ускорения 

расчетов значения ε и ψ можно найти на графике 

(рис.2). 

Рис.1. Ситуационный рисунок 

Предлагаемая в [2] методика заключается в 

нахождении 

E= E0 ( H, 

l) ⋅cosα 

, (4) 

при этом Е 0 =Е 0 (Н,l); формулы для Н и l 

приведены в табл.1 (слева), а значения Е 0 – на 

рис.1.6 [2] для Н=0,5 м. Но как быть при Н ≠ 0,5, в 

[2] не сообщается. Отметим два обстоятельства. 

1. Формулы для параметров Н и l на с.76 [2] 

верны, но на деле представляют «полуфабрикат»; 

преобразования (табл.2, формулы 5,б и 6,б) 

позволяют снизить трудоемкость нахождения Н и 

l вдвое. В целом же формула (4) не верна. 

2. Докажем ошибочность формулы для Е в [2], 

при этом из-за возможности двойственной 

трактовки поставленной в [2] задачи необходимо 

рассмотреть оба подхода к нахождению 

облученности т. D на (наклонной) плоскости BCD 

(рис.1); при анализе сохранена система 

обозначений, принятая в [2]. Замечания 2.1 и 2.2 

по этому пункту даны в табл.2, справа. 

На основе главы пятой [6], где рассматривается 

"наклонная ситуация", рекомендуем находить 

облученность т. D на плоскости II по формуле 

−2 

E накл 

= I 0 

⋅ ε ⋅ h ⋅ Ψ 

, (5) 

где I o – сила излучения, Вт/ср, облучателя, 

рассматриваемого как точечный излучатель; ε – 

Рис. 2. Зависимость ψ=ψ(x,y,h) и ε=ε(x,y,h). 

Руководитель работы – В.Д.Никитин. 


1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. 

Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. 

2. Быстрицкий Д.Н. и др. Электрические 

установки инфракрасного излучения в 

животноводстве. М.: Энергоатомиздат, 1981. 

3. Christiansen C. Absolute Bestimmung des 

Emissions – und Absorptionsvermogens fur 

Warmes, Ann. Physik, Wied.19, 267-283, 1883. 

Прив. По [3]. 

4. Якоб М., Вопросы теплопередачи. М.:Изд-во 

иностр.лит.,1960. 

5. Рубцов Н.А., Лебедев В.А. Геометрические 

инварианты излучения, Новосибирск: изд. 

СО АН СССР, 1989. 

6. Никитин В.Д. Расчет освещенности 

точечным методом. Томск: изд. ТПУ,1985. 

Таблица 2. Параметры Н и l ({N}-число действий) и замечания 2.1 и 2.2 

Параметры Н и l {N} Замечание 2.1 Замечание 2.2 

По данным [2]: 

Если за базовую облученность Е 0 принять 

2 2 

x 

{9} плотность потока, падающего в точку 

H = h + x ⋅ cos( α − arctg ) 

h , (5, В на плоскости BCD, то О на плоскости 

2 2 2 2 

x 

Е D =E B cos 4 α 3 , но в [2] угол XOY, то формула 

l = y + ( h + x ) sin ( α − arctg ) 

а) 

h {12} α 3 даже и не упоминается. Е=E 0 cosα даст 

(6, а) 

Е в cosα – это облученность значение 

Рекомендуемая форма: 

т.В на наклонной облученности т.О на 

плоскости IV (проходит плоскости III (YOK 

H = h ⋅ cos α + x ⋅ sin α , (5, б) 

{5} 

{9} 

через BG, ‏.(‏GBF=αے – параллельной 

2 

2 

l = y + ( h sin α − x cos α ) 

плоскости II – ВСD), 

(6, б) 

но не точки D на 

плоскости II. 

202


ИССЛЕДОВАНИЕ ОСАЖДЕНИЯ ЧАСТИЦ С УЧЕТОМ ИХ УДАРНОГО 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 

Матвиенко О.В., Евтюшкин Е.В. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, г.Томск, пл. 

Соляная, 2, 634050 

Исследование взаимодействия частиц в потоке 

является необходимым для понимания процессов, 

происходящих в многофазных средах. Особенно 

актуальным учет столкновения частиц становится 

в тех областях течения, где концентрация частиц в 

потоке достаточно высока и соударения частиц 

становятся одним из значимых факторов, 

определяющих их динамику. 

При моделировании ударного взаимодействия 

частиц будем использовать предположения 

классической теории удара. 

• Действием неударных сил за время удара 

можно пренебречь. 

• Перемещениями частиц за время удара можно 

пренебречь. 

• Деформация частиц при ударе пренебрежимо 

мала, так что расстояние между центрами 

масс частиц можно считать постоянным. 

• Трение при ударе описывается законом 

Кулона. 

Рассмотрим задачу соударения двух 

сферических частиц с диаметрами d 1 , d 2 , массами 

m 1 , m 2 , движущимися до удара со скоростями 

v r 10 , 

v r 

20 и совершающими вращение с угловыми 

скоростями 

ω r 10 и 

ω r 

20 . Относительная скорость 

движения частиц до удара равна 

r r r 

vrel0 = v20 

− v10 

. (1) 

Определим также относительную скорость 

движения частиц в точке контакта и проекцию 

этой скорости на контактную поверхность: 

r r r r r r 

vC0 = v20 

− v10 

+ ( ω10 

r1 

+ω20 

r2 

) × n 

. 

(2) 

r r r r r 

vCτ0 = vC0 

− ( vrel0 

⋅ n) × n 

. (3) 

v rel0 

2 

n 

τ 

θ 

O 

Рис. 1 Схема удара частиц 

Соударение частиц будем рассматривать в 

цилиндрической системе координат (рис. 1). 

Начало системы координат выберем в центре масс 

частицы 1, ось Oz направим в направлении 

противоположном направлению вектора 

относительной скорости 

v r 

rel0 

. Будем считать для 

определенности, что 

vrel0 z < 0 

. Проведем через 

центры масс частиц прямую и отложим на ней 

единичный вектор n r , направленный от центра 

масс частицы 2 к центру масс частицы 1. 

Угол между положительным направлением оси 

Oz и вектором n r 

обозначим θ . Касательное 

направление определит вектор τr , который может 

r r r 

τ = 

быть найден как 

vCτ0 vCτ0 

. Ударное 

взаимодействие частиц определяется законом 

изменения количества движения: 

r r r 

r r r 

m1 ( v1 − v10 

) = J 

, 

m2 ( v2 

− v20 

) = −J 

, 

r r r r r r r r 

I1 ( ω1 

− ω10 

) = r1 

n × J 

, 

I2 ( ω 2 − ω20) = r 2 n × J 

, (4) 

где J r 

- ударный импульс, действующий на 

частицу 1, vr 1 , vr 2 , 

ω r 1, ω r 

2 . – линейные и угловые 

I 

2 

1 = m1d 

10 

скорости частиц после удара, 

1 , 

I 

2 

2 = m2d 

10 

2 - моменты инерции частиц. 

Скорости частиц после удара будут равны 

r r r r r r 

m 

v ( ) ( )( 1 ) 

2 

1 = v10 

− n − fτ 

⋅ n ⋅ v rel 0 + e 

m1 

+ m 2 , 

r r r r r r 

m 

v ( ) ( )( 1 ) 

1 

2 = v20 

+ n − fτ 

⋅ n ⋅ vrel 0 + e 

m1 

+ m 2 , (5) 

z 

203


r r 5 r r r r m 

ω 

( 1 )( )( ) 

2 

1 = ω10 

+ f + e n ⋅ v rel 0 n × τ 

d 1 

m1 

+ m 2 , 

r r 5 r r r r m 

ω 

( 1 )( )( ) 

1 

2 = ω 20 + f + e n ⋅ v rel 0 n × τ 

d 2 

m1 

+ m 2 . (6) 

Сила трения может привести только к 

остановке движения, но не может вызвать 

движение в противоположном направлении. 

Поэтому скольжение прекращается если 

r r 

n ⋅v 

rel 0 2 1 

< 

v C τ0 

7 f ( 1 + e) 

. (7) 

Если условие (7) не выполняется, частицы 

прекращают скользить по поверхности друга. 

Соответственно линейные и угловые скорости 

частиц после удара будут равны: 

r r ⎡ r r r 2 r ⎤ m 

v ( 1 )( ) 

2 

1 = v10 

− ⎢ + e n ⋅ v rel 0 n + v C τ0 

τ 

7 

⎥ 

⎣ 

⎦ m1 

+ m 2 

r r ⎡ r r r 2 r ⎤ m 

v ( 1 )( ) 

1 

2 = v 20 + ⎢ + e n ⋅ v rel 0 n + v C τ 0 τ 

7 

⎥ 

m 

, 

⎣ 

⎦ 1 + m 2 , 

r r 10 r r m 

ω 

( ) 

2 

1 = ω10 

− v C τ0 

n × τ 

7 d 1 

m1 

+ m 2 , 

r r 10 r r m 

ω 

( ) 

1 

2 = ω 20 − v C τ0 

n × τ 

7 d 2 

m1 

+ m 2 . (8) 

Уравнения движения твердых частиц с учетом 

их взаимодействия (столкновений между собой) 

можно записать в виде: 

r 

dv N 

ρ i 

r r r 

p = FD + Fa + ∑ dJi, j 

dt 

j = 1 , (9) 

где 

Fr D 

F r - сила сопротивления, a - 

dJ r выталкивающая сила, i, j 

- элементарный 

dJ r 

ударный импульс. Величину i, j можно оценить 

как произведение импульса единичного 

J r 

столкновения частиц i-ой и j-ой фракции i, j на 

ω 

частоту столкновений 

i, j : 

r r 

( v − v ) 

r 

1 mim j 

J i, j = ( + e ) 0i 

j 0 

mi + m j 

. (10) 

Частота столкновений двух частиц, 

находящихся в единичном объеме равна: 

π 

r r 

ωi, 

j = ( d i + d j ) 

2 

v i − v j n i n j 

4 , (11) 

n n 

где 

i , 

j -численные концентрации частиц. 

Таким образом, с учетом сделанных 

предположений уравнение движения твердых 

частиц с учетом их столкновений между собой 

можно записать в виде: 

r 

dv π N 

ρ i 

r r 

mimj 

= F + F + ( + e) ∑ (d + d ) 

2 r r r r 

p D a 1 i j n i n j v i −v j ( v i −v j ) 

dt 4 

j= 

1 

m i + m j 

(12) 

Проведенные расчеты показали, что 

соударения частиц существенным образом 

определяют скорость их осаждения в воздушной 

среде и практически не оказывают влияние на 

процессы седиментации в жидкости. 

На рис. 2 представлены данные об осаждении 

бидисперсной смеси в воздухе, содержащей 

частицы диаметром 1 и 100 мкм. Как видно из 

рисунка с увеличением содержания доли крупных 

частиц наблюдается увеличение скорости 

осаждения частиц мелких фракций. 

Скорость осаждения v s 

,м/с 

0,30 

0,25 

0,20 

0,15 

0,10 

0,05 

0,00 

0,08 

0,06 

Объемная концентрация 

частиц i ой фракции 

0,04 

0,02 

0,00 

0,00 

0,02 

0,04 

1 

2 

0,06 

0,10 

0,08 

Объемная концентрация 

частиц j ой фракции 

Рис. 2 Скорость осаждения частиц с учетом их 

соударений: 1 – 

di = 100 d = 1 

мкм, 2 – 

j 

мкм. 

Справедливо и обратное: в смеси с большим 

содержанием частиц мелких фракций происходит 

уменьшение скорости осаждения более крупных 

частиц. 

При этом существует область изменения 

параметров в которой частицы бидисперсной 

смеси вследствие ударного взаимодействия будут 

осаждаться консолидированно с одинаковой 

скоростью. 

204


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ 

ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОТЕЛЬНОМ АГРЕГАТЕ 

Клер А.М., Жарков П.В. 

Институт Систем Энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Россия, г. Иркутск, 

ул. Лермонтова, 130 

E-mail: pzharkov@isem.sei.irk.ru 

На надежность и экономичность работы 

паровых энергетических котлов оказывают 

влияние динамические процессы, связанные с 

переходом из одного стационарного состояния в 

другое. Соответственно важной задачей является 

получение оптимальных значений параметров 

управления для переходного процесса, качество 

которого можно оценить по значению 

функционала – например, определяющего 

интегральную тепловую эффективность котла. 

Паропроизводительность котла в процессе 

эксплуатации может изменяться в широких 

пределах, определяемых режимом работы 

станции. При этом должны поддерживаться в 

допустимых пределах температура острого пара, 

уровень воды в барабане, температуры металла 

труб различных поверхностей нагрева и 

некоторые другие параметры. 

В настоящее время на ТЭЦ формирование 

управляющих воздействий для изменения 

нагрузки и поддержания требуемых параметров 

котла осуществляется с помощью системы 

регуляторов, работающих по заранее заданным, 

достаточно простым законам регулирования (как 

правило пропорционально-интегральному, 

пропорционально-интегральнодифферренциальному). 

Использование таких 

регуляторов не позволяет осуществлять принцип 

оптимального управления, так как при этом не 

учитывается совместное влияние всех параметров 

состояния котла, динамика изменения 

температуры металла и ограничения на эту 

температуру, не обеспечивается минимальный 

расход топлива в переходном процессе. Переход 

на более эффективные методы управления 

динамическими процессами в 

энергооборудовании, основанные на методах 

оптимального управления был невозможен из-за 

недостаточных вычислительных ресурсов 

компьютерной техники для решения задачи в 

реальном времени. В последние годы 

производительность вычислительной техники 

выросла и появилась возможность решения таких 

задач. В настоящее время проблема состоит в 

практически полном отсутствии методических, 

аналитических и программных разработок 

реализующих методы оптимального управления 

для объектов теплоэнергетики. Этим обусловлена 

актуальность, научная новизна и практическая 

значимость предлагаемой работы. Для 

моделирования динамических режимов работы 

создается динамическая модель котла. 

Динамические процессы характеризуются 

изменением температуры металла различных 

элементов, давления и массы рабочего тела в 

барабане и других элементах котла. При этом 

процессы гидродинамики (изменения расходов и 

давлений) протекают гораздо быстрее, чем 

процессы аккумулирования тепла и массы 

рабочего тела. При совместном рассмотрении 

первую группу процессов можно считать 

установившейся в любой момент времени и 

описывать подсистемой алгебраических и 

трансцендентных уравнений. Процессы второй 

группы представляются как динамические и 

описываются подсистемой дифференциальных 

уравнений. При расчете котел рассматривается 

как система элементов с сосредоточенными 

параметрами. 

Изменение нагрузки и поддержание требуемых 

параметров на выходе обеспечивается 

соответственно изменениями расхода топлива, 

расхода воздуха, расхода питательной воды и 

различным соотношением расходов собственного 

конденсата на впрыски пароохладителей. Данные 

параметры являются управляющими. Задавая 

значения управляющих параметров в каждый 

момент времени, можно осуществить переход от 

одного стационарного режима с неизменной 

нагрузкой к другому. Величины следует 

подбирать таким образом, чтобы соблюдались все 

ограничения на параметры работы котла. 

Контролируемые параметры в конце процесса 

должны находиться в заданных интервалах. Кроме 

того, в общем случае должны быть ограничены 

скорости изменения(т.е производные по времени) 

параметров котла, а суммарный расход топлива в 

течение переходного процесса с одного уровня 

нагрузки на другой был бы минимальным. Данная 

задача оптимизации динамического режима 

относится к задаче оптимального управления. 

Так как учитывать ограничения и значения 

управляющих параметров на всем несчетном 

множестве точек интервала переходного процесса 

не представляется возможным, разбиваем 

переходный процесс на q равных участков при 

помощи q+1 базовых точек с номерами 1,2, …, 

q+1. Число этих точек определяем исходя из 

необходимости получения требуемой точности 

решения оптимизационной задачи и приемлемого 

объема вычислений, причем первая базовая точка 

совпадает с началом интервала времени(t 0 ), 

последняя(q+1) с его концом(t s ). Будем 

оптимизировать значения управляющих 

205


параметров, учитывать ограничения-неравенства и 

ограничения-равенства только в этих точках, 

принимая что если векторы G и H не нарушаются 

в соседних базовых точках, то они не нарушаются 

и в любой промежуточный момент времени, 

расположенный между этими точками, кроме того 

полагаем, что управляющие параметры между 

соседними точками изменяются по линейному 

закону. В результате получаем задачу 

нелинейного программирования. 

Решение данной задачи требует больших 

затрат машинного времени, поэтому 

использование этого подхода для формирования 

управляющих воздействий в режиме реального 

времени весьма затруднительно. 

Многократного ускорения процесса 

решения этой задачи можно достичь сведением 

задачи нелинейного программирования к задаче 

линейного программирования. С этой целью 

нелинейные функции цели B и ограничений G 

раскладывают в ряд Тейлора до членов первого 

порядка в окрестности точки линеаризации, что 

позволяет аппроксимировать их линейными 

функциями и свести общую задачу нелинейного 

программирования к задаче линейного 

программирования: 

В случае, если в ходе реализации процесса 

оптимального управления (найденного в 

результате решения линеаризованной задачи) 

значения контролируемых параметров в момент t s 

окажутся существенно отличными от значений 

замеряемых параметров реального объекта или 

определенных в результате решения задачи 

нелинейного программирования, то возможно 

повторное решение линеаризованной задачи из 

новой исходной точки при скорректированных 

значениях свободных членов. 

В качестве примера применения 

изложенной методики оптимального управления 

динамическими процессами рассмотрим 

оптимизацию переходного процесса для котла 

ТП-81. 

При разработке модели полагается, что 

различиями в работе параллельных труб 

теплообменных поверхностей котла можно 

пренебречь как при стационарных, так и при 

переходных режимах. В установившемся режиме 

все тепло, поступающее на поверхность 

теплообменника передается теплоносителю, а при 

нестационарном часть тепла либо передается 

металлу труб, либо отводится от него. Каждый 

теплообменник по ходу нагреваемого 

теплоносителя разбивается на n участков, при 

этом температура металла на каждом из участков 

принимается одинаковой по всей длине участка. 

Зная первоначальную температуру участка в 

начальный момент времени, считается небаланс 

между внешним теплоподводом и количеством 

тепла, отбираемого от внутренней теплообменной 

поверхности. Исходя из этого, вычисляется 

производная температуры металла участка по 


В качестве управляющих параметров 

принимается расход топлива, коэффициент 

избытка воздуха в топке, расход питательной 

воды и расходы охлаждающей воды в три 

пароохладителя. Полагается, что, зная значения 

указанных управляющих параметров, можно 

определить, обеспечивающие их значения, 

положения соответствующих регулирующих 

органов. В качестве целевой функции 

принимается суммарный расход топлива B за 

время процесса. В качестве ограничений 

учитываются: ограничения на предельно 

допустимую температуру и расчетное 

механическое напряжение металла труб, 

ограничение на уровень воды в барабане котла, 

ограничения на скорость изменения управляющих 

параметров и некоторых зависимых параметров 

котла, определяемых из решения алгебраических 

и дифференциальных уравнений. 

Рассматривается переходный процесс с 

начальной нагрузки котла 101 кг/с до конечной 

111 кг/с. Время процесса принимаем равным 75 с. 

Переходный процесс разбивается на 15 равных 

участков при помощи 16 базовых точек. 

В результате построены графики изменения 

параметров работы котла по времени, полученные 

при применении методики оптимального 

управления динамическими процессами и при 

использовании обычных ПИД регуляторов( 

– при применении методики оптимального 

управления динамическими процессами, – 

при использовании обычных ПИД регуляторов). 

Рис.1. Изменение нагрузки котла по времени. 

Рис.2. Изменение расхода топлива по времени. 

206

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ 

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НА ОАО «ТОМСКОЕ ПИВО» 

Жаркова Т.С., Дель М.В., Молодежникова Л.И. 


ОАО «Томское пиво» осуществляет 

деятельность по производству пива и 

безалкогольных напитков. В настоящее время 

завод ОАО «Томское пиво» выпускает пиво более 

2000000 дал. в год, 26 наименований продукции. 

Поскольку процесс пивоварения очень сложен, 

имеет много стадий производства, то, прежде 

всего, характеризуется разнообразным 

потреблением энергии. В данной работе был 

проведен анализ потребления энергии 

предприятием. 

В ходе работы были поставлены следующие 

задачи: 

• Произвести анализ потребления теплоты 

предприятием. Так как имелись данные 

только по общему количеству тепла 

отпущенного котельной. 

• В связи с расширением производства 

провести расчеты по покрытию нагрузок 

существующим оборудованием 

котельной. 

• Произвести замеры потерь сбросной воды 

после внутреннего споласкивания 

бутылок. И провести анализ 

использования этой теряемой воды. 

Процесс пивоварения непосредственно связан 

с энергопотреблением. Тепловая энергия на 

производстве представлена в виде горячей воды и 

пара. 

Котельная ОАО “Томское пиво” 

предназначена для выработки тепловой энергии 

(насыщенный пар) и поддержания тепловой 

нагрузки. 

Конденсат с производства в тепловую схему не 

возвращается. Потери пара, отпущенного на 

производство, восполняются химводоотчисткой 

(ХВО) котельного цеха. 

В задачу расчета входило определение расхода 

пара на предприятии в целом. 

Результаты приборного обследования 

параметров среды в трубопроводах котельной 

• Расход питательной воды перед котлами 

составил G=8,5 т/час, ее температура 

Т=81ºС. 

• Расход добавочной хим. очищенной воды 

составил G=2,5 т/час. Температура воды 

Т=10ºС. 

На основании проведенных измерений и 

анализа расчетного баланса составлен 

фактический баланс пара на момент обследования 

№ Наименование Расход 

п/п потребителя пара, т/ч 

1 Отопление 0 

2 ГВС 0 

3 Собственные нужды 

котельной 

4 Технологические 

нужды предприятия 

8,5 

Итого 8,5 

При увеличении объемов производства 

продукции существующее оборудование 

котельной не сможет обеспечить требуемую 

тепловую нагрузку. В связи с этим будет 

производиться реконструкция котельной с 

использованием котлов большей 

производительности. 

Для повышения энергоэффективности 

предприятия необходимо: 

• Наличие конденсатопроводов, которые 

уменьшают расход пара на 15%; 

• Наличие теплоизоляции на арматуре и 

фасонных частях теплопроводов, которые 

уменьшают потери в них на 10-30%. 

Водопотребление на предприятии ОАО 

«Томское пиво». 

В производстве вода относится к основному 

ресурсу, поскольку она является составляющей 

готовой продукции предприятия. 

При помощи портативного расходомера 

PORTAFLOW 300 производства фирмы Micronics 

были произведены замеры потерь воды после 

споласкивания бутылок на разливоукупорочном 

блоке. 

Согласно замерам расход сбросной воды 

составляет 1,831 м 3 /час. Это значит, что объем 

теряемой воды в день составляет 43,943м 3 , а за год 

- 16039,21 м 3 . 

В качестве энергосберегающих мероприятий 

было рассмотрено несколько вариантов 

использования этой сбросной воды: 

• на споласкивание бутылок после 

розлива пива; 

• восполнение потерь воды в оборотном 

водоснабжении. 

Электропотребление на предприятии ОАО 

«Томское пиво». 

Цеховыми счетчиками учитывается 62% 

электроэнергии от общего потребления. Расход 

электроэнергии на предприятии колеблется в


пределах от 1,3 до 1,7 тыс.кВт·ч/тыс. дал . В книге 

зав.кафедры Екатеринбургского университета 

«Энциклопедия энергосбережения» приведены 

нормы потребления энергии предприятием, 

производящим пиво, которые составляют 0,8÷1,1 

тыс.кВт·ч/тыс. дал, а передовые компании дают 

данные о 0,5÷0,8 тыс.кВт·ч/тыс. дал. 

В связи с этим можно сделать вывод, что у 

предприятия есть резерв для экономии 

электроэнергии. 


1. Данилов Н.Н., Щелоков Я.М. Энциклопедия 

энергосбережения.- Екатеринбург: ИД 

«Сократ», 2002. 

2. Технологическая инструкция по 

производству пива ТИ 10-00351432-001-04. 

ОАО «Томское пиво». Учетный экземпляр. 

3. Колчева Р.А., Ермолаева Г.А. Производство 

пива и безалкогольных напитков. – М.: 

агропромиздат, 1985. – 312с. 

МАГНЕТРОННАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НА ЖИДКОФАЗНЫХ И 

ТВЕРДЫХ МИШЕНЯХ В СОЧЕТАНИИ С ВНЕШНИМ ПУЧКОМ 

УСКОРЕННЫХ ИОНОВ 

Жукова М.А., Третьяков Р.С.. 


E-mail: zhukovo_mariya@mail.ru 


В настоящее время одним из перспективных 

методов получения покрытий является 

магнетронное распыление металлов из жидкой 

фазы [1]. Магнетронные распылительные системы 

весьма просты в эксплуатации, обладают высокой 

энергетической эффективностью и 

производительностью, но имеют ряд недостатков. 

Так, например, образование диэлектрической 

пленки при взаимодействии поверхности мишени 

с химически активными газами в составе плазмы 

магнетронного разряда, снижает выход атомов 

мишени при распылении и изменяет ее 

эмиссионные свойства [2]. Следовательно, 

удаление этой плёнки является важной задачей в 

технологии применения МРС. 

Препятствовать образованию диэлектрической 

пленки можно путём расширения области 

существования плазмы магнетронного разряда с 

помощью внешнего ионного пучка. 

Схема эксперимента 

Была разработана конструкция плазменного 

источника, состоящая из магнетрона и ионного 

источника, где пучок ускоренных ионов 

направлялся в плазму магнетронного разряда. 

В качестве распыляемых материалов были 

выбраны титан для рассмотрения тандемного 

режима твердой мишени и свинец для анализа 

жидкофазной мишени. Рабочим газом служил 

аргон. Давление в камере лежало в интервале 

0,02÷1,0 Па и контролировалось с точностью не 

хуже ±5 %. 

Эксперимент проходил по следующей схеме. 

Рабочая газовая смесь подавалась в ионный 

источник, частично ионизировалась, ионы 

ускорялись в потенциале порядка 2÷2,5 кВ, 

проходили через плазму и падали на мишень 

магнетрона под углом примерно 45° к ее 

поверхности. Затем поджигался магнетронный 

разряд. При необходимости тренировалась 

мишень, выставлялись рабочие параметры 

(давление газа, разрядные напряжения). 

На рис. 1 приведена конструкция магнетрона, 

использованного в сериях экспериментов с 

твердой мишенью. Он представляет собой 

классический диод с плоской металлической 

мишенью, охлаждаемой водой. Анодом служил 

корпус вакуумной камеры. Магнитное поле (~80 

мТл) создается набором постоянных магнитов. 

Напряжение разряда составляло 200÷600 В при 

токе 0,1÷10 А. 

N 

S 

Рис. 1. Конструкция магнетрона: 1) мишень; 2) 

магнитная система; 3) зона эрозии мишени; 4) 

магнитопровод. 

В работе с жидкофазной мишенью 

использовался магнетрон, конструкция которого 

представлена на рис.2, [2]. Для получения жидкой 

фазы мишень помещалась в тигель из 

тугоплавкого материала, который был 

теплоизолирован от корпуса посредством 

керамических вставок и окружен полюсными 

наконечниками центрального и внешнего 

магнитопроводов. Магнитная система включала в 

себя магнитопровод и набор постоянных 

магнитов, охлаждаемых проточной водой. 

B r 

208


Рис.2. Конструкция магнетронного диода: 1 – 

мишень; 2 – тигель; 3 – керамические вставки; 4 – 

центральный магнитопровод; 5 – корпус 

магнетрона; 6 – постоянные магниты. 

Магнитное поле на поверхности мишени 

создавалось постоянными магнитами, индукция 

составила порядка ~ 0.1 Тл. Напряжение разряда 

представленного магнетрона варьировалось в 

пределах 140÷320 В при плотности тока 

0.007÷0.03 А/см 2 . 

В обоих случаях основными элементами 

конструкции ионного источника являются анод, 

охлаждаемый водой; катод, одновременно 

являющийся магнитопроводом, и магнитная 

система. К аноду ионного источника 

прикладывался положительный потенциал, а 

катод и стенки вакуумной камеры заземлены. 

Магнитное поле замыкается в зазоре между 

полюсными наконечниками. Электроны 

совершают сложные циклоидальные движения 

вдоль его поверхности, создавая замкнутый 

холловский ток и ионизируя атомы рабочего газа. 

Ионы ускоряются за счет созданной разности 

потенциалов. Индукция магнитного поля ионного 

источника в зазоре между полюсными 

наконечниками составляла порядка 200÷250 мТл. 

Ионный источник работал при напряжении 3,0 кВ, 

разрядный ток до 1,4 А. В итоге процесс 

распыления поддерживается ионами двух 

независимых источников: собственного 

магнетронного разряда и внешнего пучка. 

Результаты работы и их обсуждение 

В ходе работы были получены ВАХ 

магнетрона с жидкофазной мишенью, 

работающего автономно и совместно с ионным 

источником рис. 3. 

1 

0,7 

0,4 

I, A 

0,1 

90 140 190 240 290 340 

P=0,156Па магнетрон+источник 

P=0,175Па магнетрон 

U, B 

P=0,087Па магнетрон+источник 

P=0,124Па магнетрон 

Рис. 3. Вольтамперные характеристики 

магнетрона работающего автономно и совместно с 

ионным источником при различных давлениях с 

жидкофазной мишенью. 

Максимальные значения тока на 

вольтамперных кривых при автономной работе 

магнетрона соответствуют переходу мишени из 

твердого в жидкое состояние. 

На рис. 4 представлены ВАХ магнетрона с 

титановой мишенью, работающего автономно и 

вместе с ионным источником. 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

I, A 

40 80 120 160 200 240 

Р=0,17Па магнетрон+источник 

Р=0,09Па магнетрон+источник 

Р=0,17Па магнетрон 

Р=0,09Па магнетрон 

U, B 

Рис. 4. ВАХ магнетрона, работающего 

автономно, и совместно с ионным источником при 

различных давлениях аргона с твердой мишенью. 

В обоих случаях присутствие ионного 

источника значительно снижало напряжение 

зажигания магнетронного разряда и позволяло 

работать при весьма низких давлениях рабочего 

газа, когда существование разряда для автономной 

работы невозможно. Ярко выраженный эффект 

добавление ионного источника заключается в 

сглаживание ВАХ магнетрона, а также в 

стабильности работы системы в целом. Заметно 

расширился диапазон рабочих давлений системы, 

что позволяет работать на более низких 

давлениях, уменьшая при этом загрязнение 

осажденных покрытий. 

Если распыление твердых мишеней, 

происходит за счет бомбардировки поверхности 

ионами двух источников: собственного 

магнетронного разряда и внешнего пучка, то в 

случае жидких мишеней происходит еще и 

термическое распыление. 

Выводы 

Ионное ассистирование магнетрона мишенью 

облегчает управление им на высоком уровне 

мощности и делает его вольтамперные 

характеристики более пологими, значительно 

снижается напряжение зажигания магнетронного 

разряда, что позволяет работать при низких 

давлениях. 

При ассистировании внешним ионным пучком 

значительно снижается продолжительность 

тренировки мишени, обеспечивается стабильность 

работы магнетрона с жидкофазной мишенью. 

209


Дополнительное облучение мишени внешним 

пучком ускоренных ионов может оказаться весьма 

эффективным средством удаления химических 

соединений с ее поверхности, что позволит 

существенно поднять скорость роста осаждаемых 

покрытий. 

Таким образом, ионное ассистирование 

магнетронного разряда является полезным 

технологическим приёмом при нанесении пленок. 


1. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные 

распылительные системы.- М.: Радио и связь, 

1982.-72с. 

2. Жуков В.В., Кривобоков В.П., Янин С.Н. 

Распыление мишени при ассистировании 

магнетронного разряда ионным пучком // 

Технические науки. – №4, 2005. – С.40 – 45. 

3. Арцимович Л. А., Сагдеев Р.З. Физика 

плазмы для физиков. - М.: Атомиздат., 1979.- 

162с. 

4. Жуков В.В., Косьмин Д.М., Кривобоков В.П., 

Янин С.Н. Магнетронный разряд в диоде с 

жидкометаллической мишенью // Известия 

Томского политехнического университета. – 

Изд-во ТПУ, Томск. - №1, 2006. – С.56-59. 

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБОАГРЕГАТОВ В 

СХЕМАХ ПОДГОТОВКИ И ОТПУСКА СЕТЕВОЙ ВОДЫ С ОТКРЫТОЙ 

СИСТЕМОЙ ВОДОРАЗБОРА 

Заломихин В.А., Калугин Б.Ф. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр.Ленина, 30 

Е-mail: zva_tes82@mail.ru 

Вопросы рационального, экономичного 

использования энергоносителей являются одними 

из главнейших задач предприятий ТЭК (топливноэнергетического 

комплекса), в том числе и ТЭС 

(тепловых электрических станций), где топливная 

составляющая затрат является одной из основных. 

Особенно актуальной становится задача, 

снижения затрат (в том числе и топливных) на 

производство и отпуск продукции в связи с 

формированием новых условий на рынке 

электроэнергии. 

Рассмотрена существующая и предложена 

новая схема подготовки и отпуска сетевой воды 

одной из крупных действующих ТЭЦ Сибири с 

открытой системой водоразбора и отпуском пара 

промышленным потребителям без возврата 

конденсата. Рассматриваемой схеме присущи 

большие потери теплоносителя (сетевой воды и 

пара промышленных потребителей), которые 

должны быть восполнены на ТЭЦ. 

Расходы подпиточной воды для теплосети 

составляют 1000т/ч (подпитка теплосети), для 

восполнения потерь с паром промышленных 

отборов и потерь в цикле станции 450т/ч 

(подпитка котлов). Восполнение потерь 

осуществляется речной водой, которая делится на 

два потока. Первый поток 1000т/ч проходит 

конденсатор турбоагрегата (ТА 1 типа ПТ-25-8,8 с 

двумя регулируемыми отборами пара) 

работающего на ухудшенном вакууме и, 

нагреваясь с температуры +1°С до +18°С, 

смешивается со вторым потоком 450т/ч 

проходящим помимо конденсатора с 

температурой +1°С. Затем общий поток делится 

так же на два потока, которые поступают к 

собственным паровым теплообменникам 

использующие пар теплофикационного отбора 

1,2-2,5 бар (ТА 2 типа Т-25-8,8 с одним 

регулируемым отбором пара). В силу 

технологических особенностей химической 

очистки воды подпитка котлов догревается до 

температуры +41°С, а подпитка теплосети до 

+26°С. Вода, возвращаемая с хим.водоочистки, 

догревается до t св (температура сетевой воды за 

бойлерами основного подогрева) паром ТА 4 и не 

рассматривается, так как имеет постоянные 

величины (тепловой нагрузки и электрической 

мощности), не оказывая влияния на 

рассматриваемую схему. 

Тепловую нагрузку, формируемую подогревом 

обратной сетевой воды с t об (температура 

обратной сетевой воды) до t св и расходом 

обратной сетевой воды G об =2700т/ч (как один из 

вариантов предлагаемой схемы применительно к 

рассматриваемой станции) несут ТА 2 и ТА 3 

(типа Т-115-8,8 с двухступенчатым подогревом 

сетевой воды в собственных подогревателях), при 

этом электрическая мощность полностью 

вырабатывается на тепловом потреблении. 

Значения t св приняты согласно температурного 

графика отпуска тепла на ТЭЦ (рис.1.). 

210


150 

140 

130 

120 

t 

tоб 

., 

°С 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 

t 

пр ., св., 

3 

2 

1 

-30 -35 -40 

t н . в., 

Рис.1. Температурный график отпуска тепла 

рассматриваемой станции. Температура обратной 

сетевой воды t об согласно температурного графика 

(кривая 1), t об фактическая (кривая 2), температура 

сетевой воды за бойлерами основного подогрева 

t св согласно температурного графика (кривая 3). 

Значения t об приняты согласноо температурного 

графика отпуска тепла, а также значения 

полученные 

путем 


фактических 

температур обратной сетевой воды (значения 

фактических температур обратной сетевой воды 

превышают значения 

температур графика отпуска 

тепла 

рассматриваемой 

ТЭЦ на 7÷19°СС 

в 

зависимости от температуры наружного воздуха) 

(рис.1.). 

Сущность 

предлагаемых 

изменений 

заключается в замене паровых теплообменников, 

питающихся паром отбора 1,2-2,5 

от ТА 2 на водоводяные 

теплообменные 

аппараты 

(ВВТА), 

подогревающие 

подпиточную 

воду от 

температуры смеси, , полученной в результате 

пропуска 

части потока подпиточной воды через 

конденсатор ТА 1, и второй 

части потока 

обводимого помимоо конденсатора ТА 1 до 

требуемых 

значений. 

Водо-водяные 

теплообменные аппараты для подогрева воды, 

идущей на хим.водоочистку, 

до требуемых 


в качестве греющей среды используют 

обратную 

сетевую воду, поступающую 

на 

станцию от потребителей. Охлажденная сетевая 

вода (температура обратной сетевой воды ниже 


температурного графика) поступает на 

двухступенчатый 

подогрев ТА 

3. За счет 

понижения температуры обратной сетевой воды 

увеличивается тепловая и электрическая нагрузка 

ТА 3 (возрастаетт 


загрузки), 

понижается 

давление нижнего 

теплофикационного 

отбора ТА 3, что так 

же 

способствует 


выработке 

электроэнергии на данном агрегате. Результатом 

предлагаемых изменений так же будет снижение 

нагрузки 

ТА 2 (имеющего менее экономичную 

одноступенчатую 

схему отпуска 

тепла по 

сравнению со схемой ТА 3) или полногоо ее 

исключения из схемы. Расчетная суммарная 

электрическая 

мощность, 

вырабатываемая 

турбоагрегатами 

ТЭЦ предлагаемой 

схемы 

°С 

больше, чем существующей при одинаковых 

отпускаемых тепловых нагрузках. 

Например 

при расчетной 


наружного 

воздуха t нв =-20°С электрическая 

мощность 

вырабатываемая на тепловом 

потреблении в предлагаемой схеме составляет 

84,764МВт/52,936МВт 

и в существующей 

77,200МВт/45,766МВт 

при 

t об согласно 

температурного 

графика и повышенной 


Результатом 

дополнительно 

выработанной 

мощности 

на тепловом 

потреблении в предлагаемой 

схеме является, либо 

замещение мощности на рассматриваемой ТЭЦ 

(имеющей 

излишнююю 

мощность, 

вырабатываемую 

по конденсационному 

циклу), 

либо 

другого источника мощности. При переводе 



электрической 

мощности 7,564МВт/7,17МВт для t об согласно 


графика и повышенной 

соответственно 

в расходы 

топлива принят 

источник электрической мощности с удельными 

расходами топлива 340г.у.т./( (кВт*ч). 

Кроме 



мощности 

предлагаемая 

схема позволяет 

исключить 

паровые 

теплообменники, 

что 

способствует снижению материальные затраты на 

очистку поверхностей нагрева от отложений, а 

также замену поверхностей 

нагрева (перебивка 

трубных 

пучков) кожухо-трубчатых 

подогревателей при возникновении отложении, не 

позволяющих проведения очистки. 

Расчеты 

по определению 

экономического 

эффекта 

проведены в диапазоне 

температур 


воздуха t нв =-20÷-40°С (рис. 2.) 

согласно режимных карт турбоагрегатов. 

Рис.2. 

Зависимости 

изменения 

экономии 

топлива от температуры 

наружного воздуха 

предлагаемой схемы с ВВТА в сравнении с 

расходами топлива для существующей 

схемы с 

паровыми 

теплообменниками. 

Температура 

обратной 

сетевой 

воды 

t об согласно 


графика (кривая 1), t об 

фактическая (кривая 2). 

Экономическ 

ий эффект выражен в процентах 

экономии 

топлива 

предлагаемой 

схемы, 

по 

сравнению с расходами топлива при 

работе 

211


существующей схемы подготовки и отпуска 

сетевой воды, для фактических значений t об и 

значений принятых согласно температурного 

графика. 

Выводы: 

Результаты расчетов применения предлагаемой 

схемы подготовки и отпуска сетевой воды 

показывают значительный экономический эффект, 

и представляют большой интерес проектных 

организаций и научно исследовательских 

институтов. 

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ 

МАТЕРИАЛЛОВ 

Иванов В.Е., Гунько С.А., Кочетков А.Е., Натареев С.В 

Ивановский государственный химико-технологический университет, 

Россия, г.Иваново, пр.Фридриха Энегельса, 7 

Е-mail:Gonzik1983@yandex.ru 

Сушилки с кипящим слоем являются одним из 

прогрессивных типов аппарата для сушки 

дисперсных материалов. Процесс в кипящем слое 

позволяет значительно увеличить поверхность 

контакта между частицами материала и 

сушильным агентом, интенсифицировать 

испарение влаги из материала и сократить (до 

нескольких минут) продолжительность сушки. 

Сушилки с кипящим слоем в настоящее время 

успешно применяются в химической технологии 

не только для сушки сильносыпучих зернистых 

материалов, материалов, подверженных 

комкованию, а также пастообразных материалов, 

растворов, расплавов и суспензий. 

В настоящее время для расчета сушилки с 

кипящим слоем созданы различные методики 

расчета. Методики, основанные на балансовых 

соотношениях, а также на теоретических 

представлениях массо- и теплообменных 

процессов, являются, несомненно, полезными для 

понимания сущности процесса сушки в аппарате. 

Однако они не учитывают кинетические 

закономерности сушки дисперсных материалов и 

гидродинамические особенности движения 

сплошной и дисперсной фаз в аппарате с кипящим 

слоем. Создание математических моделей и 

методик расчета сушилок с кипящим слоем на 

основе современных представлений о равновесии 

и кинетики процессов удаления влаги из 

материалов, а также гидродинамики движения 

подвижных, взаимодействующих фаз является 

актуальной задачей, имеющей важное 

практическое значение. 

На рисунке представлена схема движения фаз 

в односекционной сушилки с кипящим слоем. 

Рис. 4. Схема движения фаз в сушилке. 

При моделировании удаления влаги из 

материала были приняты следующие допущения: 

- кипящий слой материала является 

однородным; 

- частицы материала имеют сферическую 

форму со средним диаметром 2r 0 ; 

- высота кипящего слоя материала примерно 

равна диаметру газораспределительной решетки; 

- движение газовой фазы является одномерным 

и зависит от координаты Ox; 

- перенос теплоты в частицах дисперсного 

материала сферической формы осуществляется 

теплопроводностью, а влаги – влагопроводностью; 

- структура потоков сушильного агента 

описывается моделью идеального вытеснения, а 

дисперсного материала – моделью идеального 

перемешивания; 

- для учета потерь теплоты через стенки 

аппарата полагаем, что движущиеся потоки 

теплоносителя и дисперсного материала имеют 

сток, характеризующийся обобщенным 

коэффициентом теплоотдачи. 

С учетом принятых допущений 

математическое описание процесса сушки 

включает следующие уравнения. 

- уравнение теплового баланса для сушильного 

агента и потока твердого сыпучего материала: 

212


2 

2 

R ∂t 

R ∂t 

εcρv 

1 

− (1 − ε)cρw 

1 cp 

− 

2 

⎛ γ ⎞ 

∂x 

2 

⎛ γ ⎞ 

∂x 

2 

2 

⎜R 

1 

+ xtg ⎟ 

⎜R 

+ xtg ⎟ 

⎝ 2 

1 

⎠ 

⎝ 2⎠ 

⎛ 2 

t 1 t ⎞ 

c D ⎜ ∂ ∂ 

− ε ρ 

⎟ 

r + = 0; 

⎜ 2 

R R ∂R 

⎟ 

⎝ ∂ ⎠ 

(1) 

∂t 

cp 

V = Q(tвх 

− tcp); 

∂τ 

(2) 

- уравнение теплопроводности в сферических 

координатах: 

⎛ 

2 

∂t 

⎞ 

⎜ 

∂ t 2 ∂t 

= a 

⎟ 

+ 

2 

∂τ 

⎝ ∂r 

r ∂r 

⎠ ; (3) 

- уравнение для определения средней 

температуры в частице: 

t 

ср 

( τ, 

x, R) 

3 

= 

3 

r 

0 

r 0 

∫ 

2 

r t( τ, 

r, x, R) dr 

0 

; (4) 

- начальные и граничные условия для переноса 

теплоты: 

t ( τ, 

x, R) = t( τ, 

r, x, R) = t 

cp 

t (x, R) = t 

τ = 0 

τ= 0 0 

; (5) 

x = 0 вх 

; (6) 

t cp( 

τ,x,R) 

= t 

x= 0 

вых 

; (7) 

∂tcp(x, 

R) 

= 0 

∂R 

R1 

= 0 

x= 

0 

; (8) 

t R = R1 

− tокр.ср 

⎛ 

⎞ x= 

0 

α1 

⎜ tвх 

− t R = R1 

⎟ = 

⎝ x= 

0 ⎠ 

δст 

δиз 

1 

+ + 

λст 

λиз 

αобщ 

; (9) 

∂t( 

τ, 

r, x, R) 

∂r 

= 0 

r = 0 ; (10) 

∂t( 

τ,r, 

х,R) 

λ 

= α 

⎛ 

⎞ 

2⎜ 

t вх − t( τ,r, 

х,R) ⎟ 

∂r 

⎝ 

r= 

r0 

⎠ 

r= 

r0 

; 

(11) 

- уравнение материального баланса для 

сушильного агента и потока твердого сыпучего 

материала: 

2 

2 

R ∂u 

R ∂u 

εv 

1 

− (1 − ε)w 

1 cp 

− 

2 

⎛ γ ⎞ 

∂x 

2 

⎛ γ ⎞ 

∂x 

2 

2 

⎜R 

1 

+ xtg ⎟ 

⎜R 

+ xtg ⎟ 

⎝ 2 

1 

⎠ 

⎝ 2 ⎠ 

⎛ 2 

u 1 u ⎞ 

D ⎜ ∂ ∂ 

− ε 

⎟ 

r + = 0; 

⎜ 2 

R R ∂R 

⎟ 

⎝ ∂ ⎠ 

(12) 

∂ucp 

V = Q(uвх 

− ucp); 

∂τ 

(13) 

- уравнение диффузии в сферических 

координатах: 

⎛ 

2 

∂u 

⎞ 

⎜ 

∂ u 2 ∂u 

= k 

⎟ 

+ 

2 

∂τ 

⎝ ∂r 

r ∂r 

⎠ ; (14) 

- уравнение для определения среднего 

влагосодержания в частице: 

u 

ср 

( τ, 

x, R) 

3 

= 

3 

r 

0 

r 0 

∫ 

2 

r u( τ, 

r, x, R) dr 

0 

; (15) 

- начальные и граничные условия для переноса 

влаги: 

u ( τ, 

x, R) = u( τ, 

r, x, R) = u 

cp 

u (x, R) = u 

cp 

τ = 0 

τ= 0 0 

; (16) 

x = 0 вх 

; (17) 

u (x, R) = u 

u(x,R) = u 

R 0 вых 

1= 

x= 0 

вых 

; (18) 

; (19) 

∂u(x, 

R) 

= 0 

∂R 

R 1 = 0 

x= 

0 

; (20) 

∂u( 

τ, 

r, x, R) 

∂r 

∂u( 

τ,r, 

k 

∂ 

х,R) 

r 

= 0 

r= 0 ; (21) 

= β 

( t вх − t( τ,r, 

х,R) ) 

r= 

r0 

r= 

r0 

, (22) 

где а – коэффициент температуропроводности; 

R 1 – радиус газораспределительной решетки, R 2 – 

радиус сечения кипящего слоя в верхней его 

части; R 3 – радиус сечения аппарата в верхней его 

части; Q – производительность аппарата по 

исходному зернистому материалу; k – 

коэффициент массопроводности; u и u - 

влагопроводность сплошной и дисперсной фаз; 

α общ – коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием 

и конвекцией; индексы: ст – стенки; из – 

изоляции. 

Для определения среднего на выходе из 

сушилки влагосодержания частиц использовали 

уравнение: 

∞ 

∫ 

uвых = ϑ( 

τ)uср( 

τ)dτ, 

0 

(23) 

где 

ϑ(τ) 

- функция распределения времени 

u ( ) 

пребывания частиц в аппарате, cp τ 

- решение 

уравнения влагопроводности. 

Для определения температуры материала на 

выходе из сушилки использовано уравнение: 

∞ 

∫ 

tвых = ϑ( 

τ)tср( 

τ)dτ, 

0 

(23) 

t ( ) 

где cp τ 

- решение уравнения 

теплопроводности. 

При разработке математической модели в зоне 

разделения высушенного сыпучего материала и 

213


сушильного агента полагаем, что параметры 

потоков сушильного агента и сыпучего материала, 

поступающих в данную зону, равны параметрам 

соответствующих выходных потоков из зоны 

сушки. Процессы массо- и теплообмена между 

фазами в зоне разделения фаз практически 

полностью завершены. Потери теплоты в 

окружающую среду происходят только через 

изолированную стенку аппарата. В этом случае 

уравнение теплового баланса для сушильного 

агента может быть записано так: 

2 

2 

R21 

∂t 

⎛ t 1 t ⎞ 

v 

D ⎜ ∂ ∂ 

− r + ⎟ = 0. 

2 x ⎜ 2 

R R R ⎟ 

⎛ 2 γ ⎞ ∂ 

R2 

xtg 

⎝ ∂ ∂ 

⎠ 

⎜ + ⎟ 

⎝ 2⎠ 

(24) 

В качестве граничных условий примем условие 

(6) и условия: 

∂tcp(x, 

R) 

= 0 

∂R 

R 2 = 0 

x= 

0 

; (25) 

t R = R 2 − tокр.ср 

⎛ 

⎞ 

⎜ 

x 0 

1 tвх 

t R R ⎟ = 

α − = 2 = 

x 0 

δст 

δ 

⎝ = ⎠ из 1 

+ + 

λст 

λиз 

αобщ 

. (26) 

Для решения поставленных задач был 

использован метод разделения переменных и 

получены аналитические зависимости, 

позволяющие рассчитать влагосодержание и 

температуру материала на выходе из аппарата. 

Разработанные математические модели были 

реализованы на примере сушки кварцевого песка 

и хлорида калия. Удовлетворительное совпадение 

результатов расчета с экспериментальными 

данными позволило рекомендовать разработанные 

математические модели в инженерной практике. 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ БРОЖЕНИЯ НА ОАО 

«ТОМСКОЕ ПИВО» 

Калачева Т. В., Трибунская А.И., Молодежникова Л.И. 


В ходе работы был произведен анализ 

использования вторичных продуктов брожения на 

ОАО «Томское пиво». 

Основным видом деятельности предприятия 

является производство пива и безалкогольных 

напитков. 

Производство пива – это сложный 

технологический процесс, характеризующийся 

разнообразным потреблением энергоресурсов. 

Углекислота является для предприятия 

необходимым продуктом, так как используется 

для насыщения уже готового пива диоксидом 

углерода, карбонизации пива в цехах розлива, а 

также для продавливания пивного сусла в 

технологическом процессе. 

При переходе на закрытое брожение и 

дображивание пива у предприятия появилась 

возможность собирать углекислоту (как 

вторичный продукт) и отправлять ее на 

дальнейшую переработку (регенерацию). 

Поэтому регенерация диоксида углерода стала 

неотъемлемой частью процесса производства 

пива. 

На основании этого на предприятии была 

смонтирована установка регенерации СО 2 

компании «Haffmans», предназначенная для 

очистки и сжижения полученного в результате 

брожения углекислого газа СО 2 , с номинальной 

производительностью 500кг/час СО 2 . 

В ходе данной работы был изучен 

технологический процесс регенерации СО 2 , 

который состоит из 2-х частей: 

• основной процесс; 

• установка сжижения СО2 – работает как 

вспомогательная рециркуляционная система. 

Так же были построены схема основного 

процесса регенерации в T,s-диаграмме для 

диоксида углерода и схема вспомогательного 

процесса сжижения СО2 в h,lgP- диаграмме для 

хладона R-22. 

С целью определения удельного расхода 

энергии на получение 1кг регенерированного 

диоксида углерода был проведен 

термодинамический расчет установки. 

Удельный расход составил 202,4 кДж/кг. 

В перспективе реконструкции предприятия по 

производству пива в 2006-2010 гг. ожидается 

увеличение производства с 2297 до 4405 т.дал в 

квартал, т.е. с 950 до 1600 т.дал. в месяца 

максимальной выработки пива (июнь, июль). 

На период исследования при выпуске пива 950 

т.дал. в месяц можно получить 326тн СО 2 (или 

468кг/ч). 

При увеличении производства до 1600 т.дал. в 

месяц количество выработанной углекислоты 

взрастет до 788 кг/ч. 

Следовательно, существующая станция 

регенерации с номинальной производительностью 

500 кг СО 2 /ч не сможет покрыть будущую 

нагрузку по переработке углекислоты. 

214


1000 

900 

800 

тыс. дал., тн. СО2 

700 

600 

500 

400 

300 

890 

856 

811 

670 660 

774 

680 

783 

719 

590 

700 

562 

230 230 

179 176 191 188 

185 183 

200 133 150 

135 

2 2 4 . 0 

112 

1 9 1 4 9 . 2 2 . 2 0 0 2 . 1 

100 1 6 1 2 5 . 1 3 1 6 . 3 3 . 8 

1 6 1 5 5 . 7 

1 4 4 . 5 3 . 6 

1 1 9 . 6 

1 1 9 . 3 

0 

Взаимосвязь выработки пива и СО2 за 2005 г. 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 

Анализ выработки и потребления СО 2 . 

Из графика видно, что объемы 

вырабатываемой и потребляемой углекислоты не 

совпадают. В месяца зимнего и осеннего периода 

объем вырабатываемой СО 2 превосходит 

потребляемый, и из-за отсутствия мест 

складирования предприятию приходится 

продавать углекислоту. А в месяца летнего и 

весеннего периода, когда потребление 

углекислоты превосходит выработку, предприятие 

докупает недостающий объем СО 2 . 

В связи с выше изложенным предприятие 

решило реконструировать существующую 

станцию регенерации. 

Установка новой станции с большей 

номинальной производительностью не 

целесообразна, т.к. существующая станция была 

введена в эксплуатацию недавно. Поэтому 

совместно с руководством предприятия было 

решено параллельно с уже существующей 

поставить еще одну установку для регенерации 

СО 2 компании «Haffmans» такой же 

производительностью – 500кг/час СО 2 . 

С приобретением еще одной станции 

регенерации и заменой существующего 

горизонтального танка хранения на вертикальный 

большего объема, у предприятия появится 

возможность делать резервные запасы 

углекислоты в периоды ее малого потребления и 

использовать этот резерв в периоды нехватки. 

ВЫВОДЫ: 

• На основании проведенного анализа 

предприятию было сделано предложение по 

реконструкции существующей станции 

месяцы 

Выработка пива, тыс. дал. Выработка СО2, тн. Потребление СО2 

регенерации. Это позволит не только 

наиболее эффективно использовать 

вторичный продукт брожения (углекислоту), 

но также даст возможность делать 

резервные запасы углекислоты в периоды ее 

малого потребления и использовать этот 

резерв в периоды нехватки. 

• Расчетами доказана эффективность 

использования новой станции регенерации. 

• Схема регенерации СО2 позволит 

существенно снизить затраты на покупку 

углекислоты для газирования пива и 

напитков, а также сделает производство 

пива более экологически чистым. 

• Преимуществом является также короткий 

срок окупаемости установки. 

• Итогом является внедрение энерго- и 

ресурсосберегающей технологии. 

• Результаты работы переданы на предприятие. 


1. 1 Технологическая инструкция по 

производству пива ТИ 10-00351432-001-04. 

ОАО «Томское пиво». Учетный экземпляр. 

2. Колчева Р.А., Ермолаева Г.А. Производство 

пива и безалкогольных напитков. – М.: 

агропромиздат, 1985. – 312с. 

3. Основные процессы и аппараты химической 

технологии: Пособие по проектированию. 

Под ред. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 

1991. – 496с. 

4. Чечель П.С. Процессы и аппараты 

химической технологии. – Киев: Вища 

школа, 1974. – 192с. 

215


РАСЧЕТ НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ ХАРАКТЕРИСТИК 

ОРЕБРЕННЫХ ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 

Голдаев С.В., Ковалев М.В. 


634050, г. Томск, пр.Ленина, 30 Тел. (8382-2) 564010 

E-mail: kmv.tpu@mail.ru 

С отходящими газами паровых и водогрейных 

котлов в атмосферу выбрасывается до 10…15% 

теплоты, выделяющейся при сжигании 

органического топлива. Для ее использования 

применяются экономайзеры, в которых 

нагревается питательная вода (паровые котлы) 

или теплофикационная (водогрейные) [1]. 

Вследствие невысокого температурного 

потенциала отходящих газов экономайзеры имеют 

значительную металлоемкость и габариты, и для 

увеличения поверхности теплообмена их трубы 

снабжаются оребрением с наружной стороны [2]. 

В результате экономайзеры с оребренными 

трубами становятся компактнее, чем 

гладкостенные, т. е. имеют большую поверхность 

теплообмена в единице объема [3]. 

Одним из вариантов решения этой задачи 

является поперечное оребрение труб. Например, 

чугунные экономайзеры набираются из отдельных 

ребристых труб [4]. 

Опишем методику теплового расчета 

характеристик круглых ребристых труб. Ребристая 

труба характеризуется следующими показателями 

[5–7]: диаметром, толщиной стенки s , высотой и 

толщиной ребра, шагом между ребрами. Толщина 

стенки определяется технологией изготовления 

трубы и является заданной. Значения остальных 

четырех параметров непосредственно влияют на 

основные показатели утилизатора: удельную 

поверхность теплообмена, приходящуюся на 

единицу занимаемого объема, и затрату массы 

металла на единицу поверхности теплообмена. 

Распределение температур вдоль ребра имеет 

вид [6] 

I 

0 

( s) K1( s2 

) + I1( s2 

) K 

0 

( s) 

ϑ( 

z) 

= ϑ1 

I s K s + I s K s 

0 

( ) ( ) ( ) ( ) 

1 

1 

2 

1 

2 

0 

1 

, (1) 

где 

ϑ = t − tc 

– избыточная температура ребра; 

s = r / δλ/ 2α 

– безразмерная координата; I 0 (s), 

K 0 (s), I 1 (s), K 1 (s) – соответственно функции 

Бесселя первого и второго рода нулевого и 

первого порядка. 

Теплоотдача с торца ребра приближенно 

учитывается путем увеличения r 2 на половину 

r2 = r2 

+ δ/ 2 

толщины ребра f . 

Температура на конце ребра вычисляется по 

формуле 

I 

0 ( s2 

f ) K1 

( s2 

f ) + I1 

( s2 

f ) K 

0 ( s2 

f ) 

ϑ2 

= ϑ1 

I ( s ) K ( s ) + I ( s ) K ( s ) 

0 

1 

1 

2 f 

1 

2 f 

0 

1 

. (2) 

Количество отведенной теплоты от одного 

ребра находится так 

Q p 1 

= 2 π r1 

λδ r m 

ϑ1 

ψ 

, (3) 

I1( s2 

f 

) K1( s1 

) − I1( s1 

) K1( s2 

f 

) 

ψ = 

I 

0 

( s1 

) K1( s2 

f 

) + I1( s2 

f 

) K 

0 

( s1 

) 

где 

. (4) 

Общее количество переданной теплоты 

складывается из количества теплоты, отданного 

всеми ребрами и количества теплоты, отданного 

гладкой поверхностью между ребрами 

Q 

pc 

= nQ 

p1 + 2 π⋅ 

r1 

α 

k 

ϑ1 

( Lt 

− n δ) 

. (5) 

Эффективность ребра этого профиля 

рассчитывается по выражению 

2 2 

η = [ 2r1 ψ/ ( r2 

f 

− r1 

)] 2 α/δλ 

(6) 

Эти формулы компактны, однако при 

практических расчетах на микрокалькуляторах 

необходимо использовать табличные данные для 

специальных функций, номограммы для 

определения эффективности ребра [5, 7]. Поэтому 

параметрическое исследование влияния 

геометрических характеристик ребра, 

теплопроводности металла, интенсивности 

охлаждения представляет собой трудоемкий 

процесс. 

Для реализации описанного алгоритма на 

персональном компьютере в среде Turbo Pascal, 

остающимся достаточно эффективным средством 

проведения теплотехнических расчетов [8], 

необходимо автоматизировать процедуру 

нахождения значений модифицированных 

функций Бесселя, используемых в методике. 

В работе использовались интерполяционные 

выражения для четырех функций Бесселя из 

справочника [9], содержащие около пятидесяти 

коэффициентов, которые не приводятся из-за 

недостатка места. 

Для проверки достоверности составленной 

программы была рассмотрена следующая задача, 

решение большей части которой приведено в 

пособии [7]. 

Водяной экономайзер системы ЦКТИ 

выполнен из круглых ребристых чугунных труб 

наружным диаметром d 1 = 0,076 м. Диаметр ребер 

d 2 = 0,2 м, их толщина δ = 0,005 м. Температура 

газов t c = 400 о С, температура у основания ребер t s 

= 180 о С. Коэффициент теплоотдачи от газов к 

ребристой поверхности α = 46,5 Вт/(м 2. К), 

теплопроводность чугуна 

216


λ = 52 Вт/(м . К). Длина обогреваемой части 

трубы L t = 3 м. Количество ребер по длине трубы 

n = 150. 

Определить количество теплоты, которое 

будет передаваться от горячих газов к внешней 

поверхности одной трубы, температуру на конце 

ребра, а также распределение температур вдоль 

ребра и его эффективность. 

Поэтапное тестирование программы 

осуществлялось путем сравнения вычисленных 

значений I 0 , I 1 , K 0 , K 1 с табличными данными [9]. 

В ходе эксплуатации программы получены 

следующие результаты: температура конца ребра 

t l =300 о С, количество теплоты, воспринимаемое 

ребрами Q p = 49845,7 кДж, количество теплоты, 

отдаваемое гладкой поверхностью между ребрами 

Q с = 5495,7 кДж, общее количество передаваемой 

теплоты 

Q pс = 55341,2 кДж, параметр ψ = 1,287. 

Аналогичные данные работы [6]: t l =297,5 о С, 

Q p = 50592,9 кДж, Q с = 5501,3 кДж, 

Q pс = 56094,2 кДж, ψ = 1,295. 

Кроме того, получены значения температур по 

его высоте: при r = 0.050 м, t r = 232.4 о С; при 

r = 0.063 м, t r = 265.0 о С; при r = 0.075 м, t r = 284.9 

о С; а также эффективности ребра 

ή = 0,570. 

Отличия результатов обусловлены 

погрешностью нахождения значений функций 

Бесселя в пособии [7]. 

Таким образом, реализована на персональном 

компьютере методика расчета характеристик 

оребренных экономайзеров, позволяющая легко 

выполнять параметрический анализ задачи путем 

варьирования исходных данных. В частности, 

выявлять значения геометрических параметров 

оребренной трубы – высоты ребра, толщины и 

межреберного шага при конвективном 

теплообмене в пучках, обеспечивающие 

эффективный теплосъем. 

Усилия по набору и отладке программы, 

содержащие довольно громоздкие описания 

констант и процедур, окупятся при решении задач 

теплотехники, в которых используются такие 

функции. 

Например, специалистами Подольского 

машзавода разработана концепция 

совершенствования конвективной поверхности 

нагрева водогрейных котлов, одно из положений 

которой заключается в использовании труб с 

поперечным спиральным оребрением [7, 10]. 

Такое конструктивное решение позволяет 

повысить тепловую эффективность поверхности 

нагрева, уменьшить интенсивность наружной 

коррозии и увеличивает ресурс эксплуатации 

благодаря замещению металла труб менее 

ответственным металлом ребер, снижает на 

40…50 о С температуру уходящих газов. 

Одно из направлений повышения 

эффективности использования топлива и 

увеличение КПД котлов связано со снижением 

температуры уходящих газов ниже точки 

росы. Столь глубокое охлаждение часто 

достигается благодаря применению 


теплоутилизаторов 

конденсационного типа, теплообменная часть 

которых представляет собой пучок оребренных 

труб. При проектировании таких аппаратов 

актуальными являются вопросы определения их 

рациональных геометрических параметров, 

обеспечивающих минимальные затраты на 

изготовление и эксплуатацию. Указанные 

устройства могут применяться для нагрева 

холодной воды систем горячего водоснабжения 

или обратной воды систем отопления [11]. 


1. Тепловое оборудование и тепловые сети 

/Г. В. Арсеньев, В. П.Белоусов, А. А. 

Дранченко и др. – М.: Энергоатомиздат, 

1988. – 400 с. 

2. Бухаркин Е.Н. Комплексная оптимизация 

конструктивных характеристик теплоутилиза 

торов для паровых и водогрейных котлов 

//Изв. вузов: Энергетика – 1993. – №9-10 – 

C.82–87. 

3. Бухаркин Е. Н. К вопросу повышения 

экономичности экологически чистых 

водогрейных котлов, работающих на 

природном газе //Промышленная энергетика 

– 1994. – №9 – C. 36–41. 

4. Теплотехника /А. М. Архаров, С. И. Исаев, 

И. А Кожинов и др. – М.: Машиностроение, 

1986.– 432 с. 

5. Керн Д., Краус А. Развитые поверхности 

теплообмена. – М.: Энергия, 1977. – 464 с. 

6. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. 

Теплопередача. – М.: Энергоиздат, 1981. – 

416 с. 

7. Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник 

по теплопередаче. – М.: Энергия, 1980. – 288 

с. 

8. Чубарь Л. С., Ершов Ю. А., Лисейкин И. Д. 

Совершенствование теплофикационных 

водогрейных котлов //Теплоэнергетика. – 

1999. –№9. –С.39–45. 

9. Справочник по специальным функциям с 

формулами, графиками и математическими 

таблицами. /Под ред. М. Абрамовица и И. 

Стигана. – М.: Наука, 1979.– 832 с. 

10. Новая конвективная поверхность нагрева 

водогрейных котлов / И. Д. Лисейкин, Г. А. 

Коньшин, Т. И. Гологудина и др. //Энергетик. 

– 2002. – №1. –С.8–11. 

11. Оптимизация параметров труб с поперечным 

оребрением в конденсационных 

теплоутилизаторах/Н.М. Фиалко, Р.А. 

Навродская Р. А., В.Г. Покопов и др. 

//Промышленная теплотехника – 1999. – 

Т.21, №1 – C.27–31. 

217


УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА 

ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАДКОТРУБНЫХ ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 

Голдаев С.В., Ковалев М.В. 


634050, г. Томск, пр.Ленина, 30 Тел. (8382-2) 563010 

E-mail: kmv.tpu@mail.ru 

Экономайзер представляет собой шахматный 

пучок из труб малого диаметра, собранный в виде 

змеевиков [1–3]. 

Движение воды в экономайзере всегда 

восходящее, обеспечивающее выход газов и пара, 

а также более высокий температурный напор 

благодаря организации противотока. 

Змеевики экономайзера соединены с входным 

и выходным коллекторами, которые обычно 

выносятся за пределы газохода, и лишь в 

газоплотных котлах они размещаются в газоходе, 

выполняя одновременно функцию опор 

экономайзера. Число параллельно включенных 

змеевиков определяется, исходя из минимально 

допустимой массовой скорости воды в трубах, что 

исключает возможность расслоения пароводяной 

смеси в случае парообразования. 

В конвективном газоходе, в котором 

расположены воздухоподогреватель и 

экономайзер, теплота передается воде в основном 

конвекцией. Поверхности нагрева, встроенные в 

этот газоход и называемые также хвостовыми, 

позволяют снизить температуру продуктов 

сгорания от 500…700 о С после пароперегревателя 

почти до 100 о С, т. е. полнее использовать теплоту 

сжигаемого топлива [2]. 

Число труб в пакете в горизонтальной 

плоскости выбирается исходя из скорости 

продуктов сгорания 6…9 м/с. Скорость эта 

определяется стремлением, с одной стороны, 

получить высокие коэффициенты теплопередачи 

(несколько десятков Вт/(м 2·К), а с другой – не 

допустить чрезмерного золового износа. Для 

удобства ремонта и очистки труб от наружных 

загрязнений экономайзер по ходу газов разделяют 

на пакеты высотой 1…1,5 м с зазорами между 

ними до 800 мм [3]. 

Расчет характеристик экономайзера является 

трудоемкой задачей, отдельные стадии которой 

представляют собой итерационные алгоритмы. 

Возникает необходимость привлекать табличные 

данные по физическим свойствам воды и 

дымовых газов, номограммы для определения 

степеней черноты углекислоты, водяного пара, 

поправочного коэффициента для последнего, [4]. 

Рассмотрим пример из работы [4]. 

Дымовые газы, содержащие 13% CO 2 и 11% 

H 2 O, движутся сверху вниз в межтрубном 

пространстве змеевикового экономайзера (рис. 1) 

со средней скоростью w 1 = 13 м/с в узком сечении 

шахматного трубного пучка с шагом поперек 

потока газов 

s 1 = 2, 

1d 

2 и вдоль потока – 

s 2 = 2, 

0d 

2 

. Стальные трубы (теплопроводность λ s = 22 

Вт/м·К), имеют внутренний диаметр d 1 = 44 мм и 

внешний диаметр d 2 = 51 мм. Температура газов 

на входе в экономайзер t 11 = 800 о С, их массовый 

расход – G 1 = 138,9 кг/с. Вода движется снизу 

вверх по трубам со скоростью w 2 = 0,6 м/с и 

массовым расходом G 2 = 63,9 кг/с. Температура 

воды повышается от t 21 = 160 о С до t 22 = 300 о С. 

Требуется определить площадь поверхности 

нагрева F и длину отдельных секций (змеевиков) 

L 1 . 

Рис. 1. Схема змеевикового экономайзера 

парового котла 

Количество переданной теплоты от дымовых 

газов к воде 

Q = G2 ⋅ c 

p2 

( t 

22 

− t 

21 

) 

. 

Затем вычисляется площадь поверхности 

нагрева экономайзера 

F = Q / k t 

⋅ ∆t c 

, 

где коэффициент теплопередачи от дымовых 

газов к воде 

− 

k [ ( )( ) ] 1 

t 

= 1/ α2d1 

+ d2 

− d1 

/ 2λ 

s 

+ 1/ αkrd2 

. 

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α 2 

при турбулентном режима ее течения, 

определялся по формуле М.А. Михеева [5]. 

Суммарный коэффициент теплоотдачи от 

продуктов сгорания к стенкам труб 

218


α 

kr 

= α 

k 

+ α 

r 

. 

Коэффициент конвективной теплоотдачи от 

газов к стенке трубы α k находился для третьего 

ряда чистых труб шахматного пучка [5]. 

Коэффициент лучистой теплоотдачи [5] 

3 

n 

α 

r 

= 5,13 ⋅ ε 

g 

⋅T11 [ 1− 

( Tsz 

/ T11 

) ]/( 1− 

Tsz 

/ T11 

) 

, 

где T sz – температура загрязненной 

поверхности, n = 4 – для зольных топлив и 3,6 – 

беззольных. 

ε g – степень черноты газов. 

Предлагаются следующие приемы, 

позволяющие автоматизировать методику расчета 

геометрических характеристик экономайзера и 

повысить точность. 

Аппроксимационными зависимостями для 

теплофизических свойств воды, приведенными в 

справочнике [7], воспользоваться нельзя, т. к. они 

справедливы в диапазоне 10…100 о С, а в 

интересующем нас случае этот диапазон 

160…300 о С. Теплофизические свойства продуктов 

сгорания представлены в литературе в табличном 

виде [4, 6]. 

Поскольку температурные интервалы для 

дымовых газов и воды достаточно узки, для учета 

зависимости их теплофизических свойств от 

температуры применим интерполяционный 

многочлен Лагранжа второй степени [8]. 

Теплофизические свойства продуктов сгорания 

определялись итерационным методом. В первом 

приближении средняя температуре газов t gc 

принималась равной среднеарифметическому 

значению между температурой газов на входе t 11 и 

температурой воды на выходе из пучка t 22 . 

Вместо графических зависимостей для 

определения степеней черноты H 2 O и CO 2 , а также 

поправки β p , использовались следующие 

приближенные формулы [6]. Суммарная 

поглощательная способность (степень черноты) 

трехатомных газов CO 2 и H 2 O 

ε 

g 

= 1− 

exp( − kgrn 

plr 

), 

rn = rR 

O 

+ rH 

O 

где 

2 2 

– суммарное значение 

объемных долей трехатомных газов и водяных 

паров; l r – эффективная толщина излучающего 

газового слоя между трубами пучка, вычислялась 

по формуле [6] 

2 

l r 

= 1,08d 

2 

( s1s2 

/ d 

2 

− 0,785); 

k g – коэффициент ослабления лучей дымовыми 

газами, находился по интерполяционному 

соотношению 

⎛ 0,78 + 1,6r 

⎞ 

⎜ 

H 

⎟⎛ ⎞ 

= 

2 O 

T 

− ⎜ − 

11 

k g 

1 1 0,37 ⎟ 

⎜ 

⎟ 

⎝ 0,316 r pl ⎠⎝ 

1000 

n r 

⎠ 

. 

Для расчета среднего температурного напора 

вместо приближения противоточной схемы 

движения теплоносителей, применявшегося в 

работе [4], использовалось выражение для 

среднелогарифмического температурного напора 

при многократном перекрестном токе [7] 

− P ⋅ R( t11 

− t21 

) 

∆tc 

= 

, 

m ln{ 1 + R ln( Z PR 

)} 

1/ m 

Z PR = ( R −1) /{ R − [( 1 − PR) /( 1 − P) 

] } 

где параметры P и R вычислялись следующим 

образом: 

P = ( t11 − t12 

)/( t11 

− t21) ; R = ( t22 

− t21) /( t11 

− t12 

). 

Число параллельно включенных змеевиков и 

длина отдельной секции определяются так: 

2 

n z 

= 4G 

2 

/( ρ 

2 

⋅ w1 

⋅ π⋅ 

d1 

),. 

l 

z1 = Q /[ π ⋅ nz 

kl 

( t 

c1 

− t 

c2 

)] 

Описанный алгоритм был реализован в среде 

Turbo Pascal. 

Получены следующие результаты: 

коэффициент теплопередачи k t = 93,0 Вт/(м 2·К), 

средний температурный напор ∆t = 442 о С; 

площадь поверхности нагрева экономайзера 

F = 1021 м 2 . Аналогичные данные работы [4] 

такие: – k t = 88,3 Вт/(м 2·К); ∆t = 442 о С, F = 1070 

м 2 . Завышенные в работе [4] значения F на 50 м 2 

влекут за собой перерасход металла примерно на 

1300 кг. 

Таким образом, на основе аналитического 

способа определения температурного напора для 

многократного перекрестного тока, 

параболической интерполяции зависимости от 

температуры теплофизических свойств дымовых 

газов и воды, приближенной формулы для 

коэффициента лучистой теплоотдачи от газов к 

трубному пучку, усовершенствована методика 

теплового расчета экономайзера из гладких труб, 

повышающая точность и снижающая 

трудоемкость проведения параметрического 

анализа. 


1. Теплотехника: / А. М. Архаров, С. И. Исаев, 

И. А Кожинов и др.; Под общ ред. В. И. 

Крутова – М.: Машиностроение, 1986.– 432 с. 

2. Тепловое оборудование и тепловые сети: 

/ Г. В. Арсеньев, В. П.Белоусов, А. А. 

Дранченко и др. – М.: Энергоатомиздат, 

1988. – 400 с. 

3. Теплотехника: / А. П. Баскаков, Б. В. Берг, О. 

К. Витт и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991.– 

224 с. 

4. Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник 

по теплопередаче. – М.: Энергия, 1980. – 288 

с. 

5. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. 

Теплопередача – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 

с. 

6. Безгрешнов А. Н., Липов Ю. М., Шлейфер 

Б. М. Расчет паровых котлов в примерах и 

задачах. М.: Энергоатомиздат, 1991.– 240 с. 

7. Справочник по теплообменным аппаратам 

/П. И. Бажан, Г. Е. Каневец, В. М. 

219


Селиверстов. – М.: Машиностроение, 1989. – 

366 с. 

8. Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова 

Н. В. Вычислительные методы для 

инженеров. – М.: Издательство МЭИ, 2003. – 

596 с. 

ПРЕДBАРИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 

Кочегаров Д.В., Логинов В.С. , Янгулов В.С. 


E-mail: Undead13@mail2000.ru 

В современном исследовательском мире часто 

возникает необходимость перед производством 

экспериментального образца какой-либо системы 

или проведением общих расчетов провести 

приблизительные расчеты, чтобы оценить 

пригодность имеющейся конструкции к 

использованию. 

В данной работе рассматривается проведение 

предварительного теплового расчета системы с 

целью оценки тепловой мощности, необходимой 

для нормальной работы установки. 

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 

Имеется оптическая система для исследований. 

Необходимо найти тепловую мощность, 

обеспечивающую нормальный температурный 

режим, а также мощность для выхода системы на 

него. 

Параметры системы: температура внутри 

установки 30°С; температура наружного воздуха - 

50°С; в качестве изоляции используется пенопласт 

(λ=0,046Вт/(м К) с толщиной 15 мм; корпус 

выполнен из сплава D16 (по теплофизическим 

свойствам близок к алюминию), толщина боковых 

стенок 3 мм, нижней стенки – 10 мм, верхней – 8 

мм. Внутри установки имеются две 

горизонтальные перегородки выполненные из 

того же сплава с толщиной 6 и 10 мм. 

В первую очередь необходимо рассмотреть 

протекающие тепловые процессы в 

представленной конструкции установки, чтобы 

оценить порядок значений входящей и отходящей 

мощностей Для этого условно разделим расчет на 

несколько основных частей: 

1. Расчет установки при стационарном режиме 

работы – для того чтобы оценить мощность, 

необходимую для нормальной работы 

системы; 

2. Расчет выхода системы на стационарный 

режим – для определения времени перехода 

на рабочий режим и оценки оптимальной 

мощности нагрева, необходимой для этого. 

СТАЦИОНАРНЫЙ РЕЖИМ 

Рассмотрим протекающие процессы. При 

рабочем (стационарном) режиме мощность 

тепловых потоков, подводящегося от нагревателя 

и отводящегося через наружные стенки, равны. 

Предполагаем, что разница температур по высоте 

установки не превышает 2÷5 градусов, 

следовательно, ее можно считать одинаковой и 

равной рабочей температуре (30°С). 

Стоит обратить внимание на контакты «металл 

по металлу», т.к. коэффициенты теплопередачи 

(КТП) через них могут значительно превышать 

КТП при покрытии теплоизоляцией. В связи с тем, 

что площадь этих контактов пренебрежимо мала 

по сравнению с остальной поверхностью, в 

данном расчете можно пренебречь изменением 

потока через них. 

Учитывая наличие внутри конструкции 

установки перегородок, можно рассчитывать 

провести тепловой расчет как при свободной 

конвекции, используя в качестве характерного 

размера для определения коэффициентов 

теплоотдачи высоту отдельных секций. 

В результате вышеприведенных допущений 

можно получить простую тепловую модель, 

представленную на Рис.1. 

Рис.1. Стационарная тепловая модель 

Очевидно, что расчет теплообмена в каждой 

зоне проводится по принципу «теплопередачи 

через многослойную плоскую стенку»[4]. 

Отходящая мощность каждой зоны находится по 

формуле: 

Q = k (t вн – t os )·F. 

Общая отходящая мощность находится как: 

∑Q= 

2·Q1+2·Q2+4·Q3+Q4+Q5+2·Q6+Q7+Q8+Q9 

Результаты расчетов представлены в табл.1. 

220


Табл. 1.Результаты расчета. 

№ α нар α вн k F Q 

зон Вт/м 2 К м 2 Вт 

ы 

1 0.255 0.301 0.132 0.253 2.6793 

6 6 4 0 

2 0.244 0.300 0.129 0.253 2.6120 

8 2 1 0 

3 0.249 0.300 0.130 0.161 1.6834 

9 9 7 0 

4 0.264 0.472 0.160 0.033 0.4239 

2 4 6 0 

5 0.247 0.340 0.136 0.144 1.5770 

3 1 8 1 

6 0.254 0.379 0.145 0.056 0.6542 

4 6 1 4 

7 0.363 0.367 0.182 0.112 1.6408 

4 5 6 3 

8 0.328 0.333 0.165 0.109 1.4547 

8 2 5 9 

9 0.252 0.349 0.139 0.192 2.1542 

6 1 9 5 

∑ - - - - 25.875 

4 

В итоге получаем, что в рабочем режиме при 

данных температурах отводится мощность 

порядка 25 Вт. Следовательно, именно на это (или 

незначительно большее) значение должен быть 

рассчитан нагреватель установки, чтобы не 

нарушать рабочий температурный режим. 

НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ 

При выходе системы на рабочий режим 

теплота, исходящая от нагревательной системы 

распределяется на две составляющие: 

1. Часть тепла идет на прогрев установки; за 

счет чего ее температура постепенно 

увеличивается. 

2. Другая часть идет на отвод тепла от 

установки в окружающую среду. 

Предварительно учитывается тепловыделение 

при изменении температуры внутри установки. 

Его распределение просчитывается как при 

стационарном режиме, но при соответствующих 

температурах аналогично методу, описанному 

выше. Результаты представлены в табл.2. 

Табл. 2. 

Зависимость отводимой мощности от температуры установки. 

Температура, К 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 

Мощность, Вт 25,87 23,89 21,91 19,98 18,07 16,29 14,35 12,52 10,75 9,11 

Температура, К -20 -25 -30 -35 -40 -45 -46 -47 -48 -50 

Мощность, Вт 7,548 6,034 4,566 3,189 1,925 0,812 0,615 0,429 0,259 0 

Расчет проводим для нескольких значений в табл.3. мощности нагревателя. Результаты 

представлены 

Табл. 3. 

Время выхода системы на рабочий режим в зависимости от мощности нагревателя 

Мощность 

нагрева, Вт 

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 

Расчетное 

время, сек 

2593 2143 1826 1591 1409 1265 1148 1050 968 898 

Расчетное 

время, 

мин:сек 

43:13 35:42 30:26 26:31 23:29 21:05 19:08 17:30 16:08 14:58 

Ознакомившись с расчетом можно сделать 

вывод, что оптимальным значение для мощности 

нагрева является 400÷450 Вт, т.к. оно 

укладывается в необходимый временной 

промежуток (30 минут) и в тоже время достаточно 

продолжительно для равномерного распределения 

температур внутри установки. 

ВЫВОДЫ 

Показана возможность оценки теплового 

состояния и тепловых потерь на стадии 

конструктивного выбора малогабаритного 

электронного оборудования. 

Работа выполнена под руководством В.С. 

Логинова и В.С. Янгулова. 


1. Варгафтик Н.Б. Справочник по 

теплофизическим свойствам газов и 

жидкостей / Н. Б. Варгафтик. — 3-е изд., 

стер. и испр. — М. : Старс, 2006. — 720 с 

2. Дульнев Г.Н. Методы расчета теплового 

режима приборов / Г. Н. Дульнев, В. Г. 

Парфенов, А. В. Сигалов. — М. : Радио и 

связь, 1990. — 310 с. 

3. Дульнев Г.Н., Тарновский Н.Н. Тепловые 

режимы радиоэлектронной аппаратуры: 

учебное пособие для студентов высших 

технических заведений. – Ленинград: 

Энергия, 1971. – 248 с. 

221


4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. 

Теплопередача. – 4-е изд., перераб. и доп. - 

М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с. 

5. Теплофизические свойства веществ: 

справочник / под ред. Варгафтика Н.Б. – 

М.:Государственное энергетическое 

издательство, 1956. – 367 с. 

ПЕРЕРАБОТКА ШЛАКОВ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С 

ПОМОЩЬЮ ГИДРОДИФТОРИДА АММОНИЯ. 

Крайденко Р.И. 


E-mail: kraidenko@phtd.tpu.ru 

На ТЭС России образуется за год 40 млн. тонн 

золы и шлаков, причем из этого количества 

утилизируется всего около 4%, а остальные 

размещается на золошлакоотвалах [1]. 

Количественный состав золошлаков был довольно 

широко описан в литературе[2,3]. Золошлаки 

являются сырьем техногенного происхождения. 

Самое распространенное применение 

техногенного сырья является их использование в 

виде строительных материалов, наиболее простое 

с технологической точки зрения, позволяющее 

решить проблему утилизации отходов, но при 

этом теряются ценные компоненты, не решаются 

проблемы ресурсосбережения, охраны недр, 

рационального землепользования. Данное 

направление использования отходов угольной 

энергетики обусловлено их сложным строением, 

т.к. в результате обжига оксиды металлов 

находятся в кремниевом монолите, получается 

смесь остекленевших (расплавленных в оксиде 

кремния) оксидов металлов. Вскрыть такой 

монолит с химической точки зрения очень 

сложно, а присутствие в нем большого количества 

дешевого оксида железа может привести к 

нерентабельности всего передела. В результате 

теряется много ценных компонентов. Практически 

единственным реализуемым методом полного 

гидрометаллургического передела техногенного 

сырья, является способ разложения силикатов под 

действием фтор – иона. Ранее авторами [4, 5] 

рассматривалась возможность переработки 

техногенного сырья с помощью 

концентрированного раствора плавиковой 

кислоты, но наиболее удобным фторирующим 

агентом для вскрытия силикатных материалов 

являются фториды аммония. Вскрытие 

силикатной составляющей шлака фторидами[6, 

7,], и дальнейшее отделение ценных компонентов 

классическими гидрометаллургическими 

способами позволяет подвергнуть шлаки полному 

разделению на ценные компоненты. 

Была изучена возможность переработки 

золошлаков Томской ГРЭС с помощью фторидов 

аммония. 

Таблица 1. Основные элементы, входящие в 

состав золошлаков Томской ГРЭС. 

Эл. S Cl K Ca Ti Fe SiO 2 

Сод. 1,9 0,14 5,9 13,2 0,02 12,1 63,3 

%, 

(масс) 

Таблица 2. Расчетные значения ∆Н (кДж/моль) 

и ∆G (кДж/(моль·К)) реакций взаимодействия 

соединений находящихся в золошлаках с 

гидродифторидом аммония. 

CaО + 2NH 4 F·HF = CaF 2 + 2NH 3 + H 2 O 

T, K 298 400 600 800 1000 

∆H - 

118,6 

∆G - 

172,6 

- 

130, 

2 

- 

200, 

8 

- 

152,8 

- 

248,1 

- 

175, 

4 

- 

287, 

7 

- 

198,1 

- 

321,6 

К 2 О + NH 4 F·HF = 2КF + NH 3 + H 2 O 

T, K 298 400 600 800 1000 

∆H - 

292,2 

- 

303, 

- 

325,9 

- 

348, 

- 

370,5 

6 

2 

∆G -350 -379 - - 

428,4 470, 

2 

TiO 2 + 2NH 4 F·HF = TiF 4 + 2H 2 O + 2NH 3 

- 

506,5 

T, K 298 400 549 600 800 

∆H 252,2 229, 196,7 185, 141,2 

7 

4 

∆G 135,1 76 -0,3 - 

24,2 

- 

109,4 

Fe 2 O 3 + 3NH 4 F·HF = 2FeF 3 + 3H 2 O + 3NH 3 

T, K 298 308 400 600 800 

∆H 176,5 173, 141,8 73,8 5,7 

1 

∆G 8,3 -0,7 -78,6 - 

224, 

8 

- 

347,9 

SiO 2 + 3NH 4 F·HF = (NH 4 ) 2 SiF 6 + 2H 2 O + NH 3 

T, K 298 319 400 600 800 

∆H 48,6 41,6 14,6 -52 - 

118,7 

∆G 9 -0,1 -32,7 - - 

222


91,6 127, 9 

Термодинамические 


возможности 

гидрофторирования 

веществ, 

входящих в состав золошлаков Томской ГРЭС. 

Проведя 

термодинамическиее 


взаимодействия 

оксидов 


наиболее 

выраженных в техногенном сырье Томской ГРЭС, 

можно сказать, что оптимальная температуруу для 

гидрофторирования 

месторождений 550 К. 

сырья техногенных 

Также 

были проведены 

термограви- 

метрический и дифференциальнотермический 

анализы взаимодействия 


техногенного сырья с гидродифторидом аммония. 

Рис. 1. Графики 


оксида 

кальция (II) с гидродифторидом аммония. 

Потеря массы 

начинается 

при 120 – 140 ºС, из 

системы уходит 

вода и начинает возгоняться 

избыточный 

гидродифторид 

аммония. Пики 

производной теплового потока говорят о переходе 

основной массы 

вещества из твердой фазы в 

расплав и частично 

в газ. Происходит 

фторирование 

оксида 

железа. Начинается 

образовываться 

фтороаммонийный 

комплекс 

железа (NH 4 ) 3 FeF 6 . Пик 70% 

массы говорит об 

окончании 

вывода из системы 

избыточного 

NH 4 F·HF в виде NH 3 и HF; 54% массы 

– оксид 

железа окончательно профторировался, 

, начало 

разложения 

(NH 4 ) 3 FeF 6 с выделением 

фтороводорода и аммиака; 54% -(NH 4 ) 2 FeF 5 ; 35% - 

NH 4 FeF 4 ; 27% - FeF 3 ; далеее идет пирогидролиз 

фторида железа, конечный продукт Fe 2 O 3 – 18,96 

%. 

Рис. 3. Графики 


оксида 

кремния (IV) с гидродифторидом аммония. 

Потеря массы начинается при 

120 – 140 ºС, из 

системы уходит вода и начинает возгоняться 



аммония. 

Пики 


основной 

массы вещества из твердой фазы в 

расплав и частично в газ. 

Происходит 


оксида 

кальция. 

Начинается 

образовываться сложная система 

CaF 2·3HF (92% 

массы). Пик 85% массы говорит об окончании 

вывода из системы избыточного NH 4 F·HF в виде 

NH 3 и HF; 80% 

массы – оксид кальция 

окончательно 

профторировался 

до CaF 2· 3HF, 

начало разрушения 

CaF 2·3HF с выделением 

фтороводорода; 60% - CaF 2·2HF, 46% - образуется 

CaF 2 . 

Рис. 2. Графики взаимодействия оксида железа 

(III) с гидродифторидом аммония. 

Потеря массы 

начинается 

при 120 – 140 ºС, из 


уходит вода и начинает лететь 



аммония. Пики 


основной массы 

вещества из твердой фазы в 

расплав и частично 

в газ. Происходит 


оксида кремния. 

Начинается 

образовываться 

фтороаммонийный 

комплекс 

оксида (NH 4 ) 3 SiF 

7 . Пик 59% 

массы говорит об 

окончании 

вывода из системы 

избыточного 

NH 4 F·HF в виде NH 3 и HF, начинает разрушаться 

(NH4) 3 SiF 7 с выделением фтороводорода 

и 

аммиака; 49% массы – образуется с последующим 

разрушением (NH 

4 ) 2 SiF 6 ; 34% 

-NH 4 SiF 5 ; 23% - SiF 4 

который улетучивается из системы. 

Таким образом были исследована и доказана 

возможность разложения золошлаков Томской 

ГРЭС с помощью гидродифторида аммония. С 

возможностью получения шихты не содержащей 

оксид кремния, которую можно перерабатывать 

классическими 

гидрометаллургическими 



: 

1. http://www.osib.elektra.ru/gazeta/gaz/gaz07t.ht 

m 

223


2. Рыжков А.Г., Анисимова Н.Н., Котухова 

Г.П., Тер-Органесяц А.К. // Горный журнал. 

1997. №2. – с. 48 – 50 

3. Харламов Ю.Ф. // Минеральные ресурсы 

России. 2002. №6. – с. 30 – 39 

4. Борбат В.Ф., Чариков Э.О., Андреева Л.Н. // 

Сборник трудов. Современные 

неорганические фториды. – Новосибирск. 

2003. – с. 52 – 54 

5. Мельниченко Е.И., Эпов Д.Г., Крысенко 

Г.Ф., Овсянникова А.А., Масленникова И.Г. 

// Журнал прикладной химии. 1996. Т. 69. 

Вып. 8. с. 1248 – 1251 

6. Раков Э.Г. Химия и технология 

неорганических фторидов. М.:Изд.МХТИ 

им.Менделеева, 1990. – 162 с. 

7. Раков Э.Г., Мельниченко Е.И. «Успехи 

химии», 1984, т.53, в.9, с.1463-1492 

АНАЛИЗ СПОСОБОВ УТИЗИЗАЦИИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 

Кулеш Р.Н., Юнусов Р.И. Фомин Е.А 


E-mail: Ronikul@tpu.ru 

В настоящее время объем производимых в 

России золошлаковых материалов (ЗШМ) 

составляет сотни миллионов тонн в год. Для 

складирования таких объемов требуются большие 

территории, требующие при эксплуатации 

постоянного мониторинга состояния золоотвалов, 

а также обслуживания системы 

гидрозолоудаления. Нужно отметить также 

экологические проблемы, с которыми 

сталкиваются станции при эксплуатации 

подобных сооружений. 

Для утилизации ЗШМ по мере заполнения 

золоотвалов выделяются все новые площади, что 

вызывает отчуждение земель, либо наращиваются 

дамбы ограждения, что также вызывает трудности 

при модернизации пульпоудаляющего 

оборудования. Учитывая вышеописанные 

проблемы, перед некоторыми станциями на 

сегодняшний день встал вопрос о способах 

утилизации произведенных ЗШМ. 

Анализ способов утилизации ЗШМ позволил 

выделить несколько направлений. Первым 

является выемка ЗШМ из золоотвала с 

последующей перевозкой и заполнением 

выработанных угольных карьеров или 

использованием для ландшафтных работ. 

Положительными сторонами данного направления 

являются относительная простота и быстрота 

выемки ЗШМ из золоотвала. Таким образом 

можно, например, регулировать объем, 

содержащийся в золоотвале на необходимом 

уровне либо полностью утилизировать весь объем 

ЗШМ из золоотвала. Извлеченная продукция не 

нуждается в постоянном контроле химического 

состава и других показателей, специальное 

оборудование, подготавливающее ЗШМ к 

отправке, не требуется. 

Ко второму направлению утилизации 

относится использование ЗШМ в строительстве. 

Это направление связано с определенными 

трудностями. Для использования данного вида 

продукции в строительстве необходим 

постоянный контроль множества показателей 

продукции (химический состав и пр.). Часто даже 

на одной ТЭС химический состав и физикомеханические 

свойства отходов подвержены 

значительным изменениям. Золы пылят, 

смерзаются, для их перевозки требуется 

специальный транспорт и подготовка перед 

использованием. На многих электростанциях в 

отвалы часто выбрасываются строительные и 

другие отходы, сливаются отработанные масла и 

т.п. Принятое почти на всех электростанциях 

совместное гидрозолошлакоудаление приводит к 

образованию неоднородного материала в отвале и 

значительным трудностям при его массовом 

использовании в строительной индустрии. Также 

в отходах содержится горючее вещество в виде 

частиц недожога топлива. На воздухе угольные 

частицы легко окисляются и сильно впитывают 

влагу, что вызывает изменение строительных 

изделий в объеме и их постепенное разрушение. 

Однако все эти трудности могут быть преодолены. 

Практика Бурштынской ГРЭС, которой в 

1988г. было отгружено свыше 1 млн. тонн золы и 

шлаков предприятиям строительной индустрии, 

свидетельствует о возможностях широкого и 

эффективного использования ЗШМ [1]. Данной 

проблемой широко занимаются предприятия 

Иркутской области, на территории которой 

сформирована отдельная организация, целью 

деятельности которой являются мониторинг ЗШМ 

ряда предприятий, реализации данного вида 

продукции и пр. 

Широкое применение зола нашла и в сельском 

хозяйстве. Наличие в угольной золе необходимых 

для жизни растений элементов позволяет 

применять ее в качестве агрохимического сырья. 

Например, золы с повышенным содержанием 

фосфора являются ценным фосфатным 

удобрением. Высококальциевые золы могут быть 

использованы для нейтрализации кислых почв [1], 

но монтаж и эксплуатация необходимого в данном 

случае пневмотранспорта сухой золы также 

224


связаны с определенными трудностями и 

строительством дополнительных сооружений для 

хранения некоторого количества продукции [2]. 

Наименее применяемым способом переработки 

ЗШМ является извлечение отдельных элементов 

из золы и шлака. Известно, что в золе ряда углей 

содержание некоторых ценных элементов 

(например, германия и алюминия) зачастую 

превышает содержание аналогичных элементов в 

добываемом сырье для их производства. 

Особого внимания заслуживают современные 

подходы к утилизации ЗШМ. В качестве яркого 

примера современного подхода к проблеме можно 

отнести энергетическую установку для 

комплексной переработки, сжигания в шлаковом 

расплаве и использования отходов углей, 

реализованную на Несветай ГРЭС Ростовской 

области и включающую в себя энергетический 

котел и комплекс оборудования для хранении и 

выдачи продукции, а именно шлакощебня и 

чугуна, восстановленного в камере-газификаторе 

угля при высоких температурах [3]. 

Таким образом, рассмотренные наиболее 

освоенные методы переработки и утилизации 

ЗШМ свидетельствуют о том, что для принятия 

решения по утилизации отходов для конкретной 

тепловой электростанции необходим комплекс 

исследований, как на начальном предпроектном 

этапе, так и на протяжении всего цикла 

утилизации. 


1. Состав и свойства золы и шлака ТЭС: 

справочное пособие/ Пантелеев В.Г., Ларина 

Э.А., Мелентьев В.А.; Под. ред. Мелентьева 

В.А.–Л.: Энергоатомиздат, 1985.-285с. 

2. Ю.Г.Намзаев. Системы золошлакоудаления 

ТЭС.–М.: Изд-во МЭИ, 2002. -571с. 

3. Левченко Г.И., Новиков Ю.С., Федотов П.Н. 

и др. /Перспективные технологии 

переработки и сжигания топлива в 

модернизируемых паровых котлах и котлах 

новых поставок. -//Тяжелое машиностроение. 

-2000. -№7. 

РАЗРАБОТКА УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЛАБОРАТОРНОГО 

СТЕНДА «МИКРОКОНТРОЛЛЕРНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 

УПРАВЛЕНИЯ» НА БАЗЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СЛОЖНОГО 

ТЕПЛОВОГО ОБЪЕКТА 

Левенцова М.А., Тычинин Е.В., Галиуллин Р.Ш. 

Самарский Государственный Технический Университет, Россия, г. Самара, 

ул. Молодогвардейская, 244 

E-mail: julok@pisem.net 

Процесс обучения в техническом ВУЗе 

немыслим без лабораторной базы, 

соответствующей современным требованиям 

науки и техники. Для повышения уровня 

подготовки инженерных кадров необходимы 

технические средства, предназначенные 

специально для учебных целей, разработанные с 

учетом современных научно-технических 

достижений. 

При оснащении лабораторной базы для 

подготовки специалистов в области 

автоматизированных систем управления 

технологическими процессами (АСУ ТП) 

необходимо выбирать современные 

полнофункциональные средства автоматизации 

(программируемые логические контроллеры, 

графические терминалы, SCADA-системы и т.д.). 

Но даже наличие самых современных средств 

автоматизации не решает такую ключевую 

проблему при подготовке инженеров в области 

АСУ, как потребность в реальном объекте 

управления. Для решения этой проблемы на 

кафедре автоматики и управления в технических 

системах СамГТУ ведется создание учебноисследовательского 

лабораторного стенда 

«Микроконтроллерная 

система 

автоматизированного управления» на базе 

физической модели сложного технического 

объекта. 

Работа по созданию и внедрению стенда 

предусматривала несколько этапов: 

• Поиск научно – технической информации по 

выбранному направлению. Определение 

целей, формулировка задач. 

• Проектирование, монтаж и наладка учебноисследовательского 

лабораторного стенда на 

базе физической модели сложного 

технического объекта. 

• Проектирование и реализация системы 

автоматизированного управления сложным 

техническим объектом на базе 

программируемого логического контроллера. 

• Внедрение в учебный процесс лабораторного 

стенда «Микроконтроллерная система 

автоматизированного управления» на базе 

физической модели сложного технического 


225


• Исследование характеристик теплового 

объекта с целью разработки эффективных 

алгоритмов управления, как объектом в 

целом (котельная), так и его локальными 

участками (котел, теплообменник, радиатор). 

На этапе проработки научно-технической 

информации был выбран объект - лабораторная 

установка, имитирующая работу котельной, 

состоящая из контуров отопления и горячего 

водоснабжения. Прототипом данной модели 

котельной являются «крышные» котельные, 

которые находят широкое применение в 

инфраструктуре современных строительных 

сооружений. Технологическая схема объекта 

управления представлена на рис. 1. 

Рис. 1 

В котле К-1 осуществляется нагрев воды. 

Насос Н-1 реализует циркуляцию воды в первом 

контуре (контуре отопления). Вода проходит 

через теплообменник ТО и осуществляет нагрев 

воды для второго контура (контура горячего 

водоснабжения), где вода циркулирует под 

действием насоса Н-2. Температуру в контуре 

горячего водоснабжения можно регулировать 

посредством трехходового клапана ТКл. В первом 

контуре установлены радиаторы отопления Б-1 и 

Б-2, причем для варьирования нагрузки 

предусмотрено включение радиаторов вместе 

последовательно и параллельно, а также по 

отдельности. Включение, выключение радиаторов 

отопления и переключение режимов их работы 

осуществляется с помощью отсечных клапанов 

Кл.1 – Кл.3. Для имитации отдачи тепла 

потребителю в зоне радиаторов отопления 

устанавливаются несколько вентиляторов. 

Радиатор отопления Б-3 установлен в контуре 

горячего водоснабжения и имитирует потребителя 

горячей воды (поскольку система предназначена 

для замкнутой циркуляции воды). Управление 

котлом осуществляется с помощью твердотельных 

реле 1,2,3, которые установлены на каждом из 

электронагревателей котла. РБ-1 и РБ-2 – 

расширительные емкости. 

В системе используется 8 датчиков 

температуры Т1-Т8, которые позволяют отследить 

процесс нагрева воды в котле, а также перепады 

температуры на каждом из потребителей, что 

позволяет решать задачи идентификации объектов 

системы. Наличие расходомеров F1, F2 в 

совокупности с датчиками температуры 

позволяют решать задачи коммерческого учета 

тепла для различных участков объекта. Вся 

система управляется с программируемого 

логического контроллера. Имеется также щит 

контроля системы, на который выводится 

индикация всех технологических параметров и 

состояние клапанов. 

Следующим этапом работы над лабораторным 

стендом был выбор датчико-преобразовательной 

аппаратуры, исполнительных механизмов, 

управляющего устройства, а также разработка 

комплекта проектной документации: схемы 

автоматизации, принципиальных схем и т.д. В 

качестве датчиков температуры были выбраны 

термопреобразователи сопротивления, в качестве 

расходомеров – счетчики воды с герконовым 

выходом. 

В настоящий момент ведется заключительный 

этап монтажных работ по созданию физического 

объекта и автоматизированной системы 

управления им на базе программируемого 

логического контроллера Twido французской 

фирмы Schneider Electric, осуществляется монтаж 

мнемосхемы, щита контроля и управления, 

разработка программного обеспечения для 

программируемого логического контроллера, 

разработка системы диспетчерского управления 

226


на базе SCADA-системы Monitor Pro (Schneider 

Electric). 

Разрабатываемый 

лабораторный стенд имеет 

ряд достоинств: 

• Датчико-преобразовательная 

аппаратура и 

исполнительныее механизмы, установленные 

на объекте управления являются типовыми 

для подобного технологического процесса, 

что позволит будущим специалистам 

получить опыт работы с данными приборами. 

• Спроектированный 

объект 

управления 

позволит студентам реализовать на нем 

как 

типовые 

законы 

регулирования, 

так 

и 

отработать 

управления. 

на 

нем новые 

алгоритмы 

• Использование 

в качествее управляющего 

устройства программируемого логического 

контроллера 

Twido, который 

программируется на языках LD (лестничной 

логики) и IL (асемблероподобный язык) ) и в 

качестве SCADA-системы 

- Monitor Pro, 

позволит 

студентам 


приобрести навыки программирования 

на 

стандартных 

IEC –языках 

и научится 

создавать автоматизированное рабочее место 

оператора. 

• Наличие 

в объекте управления 

таких 

составляющих, как котел, теплообменник, 

радиатор, позволит студентам проводить 

исследования по идентификации 

данных 

составляющих 

с целью разработки 

эффективных 

алгоритмов 

функционирования. 

Лабораторный 

стенд планируется внедрить в 

учебный процесс в сентябре будущего 

года и 

использовать для 

проведения 

лабораторных работ 

по курсам «Локальные системы управления», 

«Технические 

средства автоматизации», 

«Интегрированные системы 

проектирования и 

управления». 

Главным эффектом, ожидаемым в результате 

использования 

нового лабораторного 

оборудования, 

является обеспечениее 

более 

высокого 

уровня 

готовности 

выпускаемых 

специалистов к работе. 

ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 

ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ В 

ЮЖНОЙ ЯКУТИИ 

Литвиненко А.В. 

Технический институт (филиал) Якутского государственного университета, Россия, 

Республика Саха (Якутия), г.Нерюнгри, ул.Южно-Якутская, 23 

E-mail: aleksandrlitvinenko@yandex.ru 

С 

развитием человеческой 

цивилизации 

непрерывно растет производствоо и потребление 

энергетических ресурсов. В настоящее время, 

наиболеее 

востребованными 

энергоносителями 

являютсяя – нефть, , газ и уголь. Продукты 

переработки 

нефти 

и газа в основном 

используются в транспортной промышленности. 

Вследствие 

чего, в энергетической 

промышленности уголь выходит на первый план. 

Южно-Якутский 

каменноугольный 

бассейн 

(Рис.1.), представленный четырьмя угленосными 

районами, имеет 4463,2 и 2931,7 миллионов тонн 

запасов угля по категориям А+В+С 1 и С 2 

соответственно. Из них в настоящее время 

действующими 

разрезами и шахтами 

разрабатывается около 4,2% от общих запасов, 

причем все они находятся в одном угленосном 

районе, а именно в Алдано-Чульманском. [1] 


проблемами 

подготовки и 

разработки угольных 

месторождений Гонамского, 

Токинского и Усмунского районов является: 

отсутствие 

развитой 

транспортной 

сети 

и 

экономической инфраструктуры 

и нехватка (а 

чаще всего их отсутствие) трудовых ресурсов на 

территории данных районов. 

Рис. 1. Схема Южно-Якутского угольного 

бассейна 

Специфика Южной Якутии заключается в том, 

что потребителии энергии маломощны, но в тоже 

время 

разбросаны на большой 

территории. 

Проблемы 

энергоснабжения 

районов 

с 

наименьшими издержками и экономическими 

последствиями для республики способны 

решить 

автономные источники энергии. [2] 

Но так как завоз топлива для электростанций в 


бездорожья 

является серьезной 

проблемой, а создание добычных предприятий на 

месте их создания является экономически не 

целесообразным, 

, то необходимы 

технологии 

переработки угля на местее его залегания, для 

последующего использования в электростанциях, 

227


такие как геотехнологические методы. Важнейшее 

место среди них занимает подземная газификация 

углей (ПГУ). 

Подземная газификация углей является 

единственным способом безлюдной добычи угля 

путем превращения твердого топлива в 

газообразный энергоноситель непосредственно на 

месте залегания угольного пласта. 

По технологии все стадии процесса ПГУ 

осуществляются с поверхности земли без 

применения подземного труда. 

Основные стадии процесса ПГУ: бурение с 

поверхности земли на угольный пласт скважин, 

соединение этих скважин каналами, проходящими 

в угольном пласте, и, наконец, нагнетание в одни 

скважины воздушного или парокислородного 

дутья и получение из других скважин газа. 

Газообразование в канале происходит за счет 

химического взаимодействия свободного и 

связанного кислорода с углеродом и термического 

разложения угля. 

Так как большинство кондиционных угольных 

пластов Южной Якутии находится на 

относительно небольшой глубине (не более 100 м) 

то буровые работы, возможно, производить при 

помощи самоходных буровых установок, что в 

условиях отсутствия транспортных 

коммуникаций, является еще одним 

преимуществом данной технологии. 

Энергетический газ подземной газификации 

содержит горючие компоненты - водород, окись 

углерода и летучие продукты, которые условно 

принимаются за метан. Кроме того, в нем в 

незначительных количествах содержатся 

сероводород, непредельные углеводороды, аргон 

и др. 

Однако ПГУ имеет не только большое 

социальное значение (освобождение человека от 

тяжелого подземного труда), но и сопровождается 

существенными 

энергетическими, 

экологическими и экономическими 

преимуществами по сравнению с традиционными 

способами разработки угольных месторождений. 

Одной из проблем подземной газификации 

углей является отсутствие изученности влияния 

процессов ПГУ на многолетнемерзлые горные 

породы. Исходя из этого, Техническим 

институтом (филиалом) ГОУ ВПО ЯГУ 

проводятся исследования в данной области. 

Рис.2. Лабораторная установка 

1 – модель газогенератора; 2 – устройство 

охлаждения получаемого газа; 3 – скруббер; 4 – 

Устройство отбора проб газа; 5 – компрессор; 6 – 

кислородный баллон 

На лабораторно-экспериментальная установке 

физического моделирования процессов подземной 

газификации (рис. 2) проведена серия 

экспериментов с углями марок К и КЖ и получен 

энергетический газ (химический состав газа: Н 2 

14,3 – 20,9%; О 2 и N 2 43,2 – 56,6%, CO 2,9 – 6,3%; 

CH 4 8,7 – 13,2%; CO 2 11,8 – 15,7) с высокой 

теплотворной способностью. 

В результате исследований, можно сделать 

вывод о целесообразности применения 

технологии подземной газификации угля марок К 

и КЖ в Южно-Якутском каменноугольном 

бассейне при заданных условиях: поддержка 

температуры очага горения 820-830 0 С и 

воздушное дутье. 

Все выше сказанное показывает, что в 

настоящее время можно принять потенциально 

пригодными для отработки технологией ПГУ 

выше названные марки угля с запасами 1992,2 и 

2271,5 миллионов тонн по категориям А+В+С 1 и 

С 2 соответственно. [1] 

Также следует заметить, что в 2006 году 

правительство республики Саха признало данную 

технологию одним из перспективных направлений 

научных исследований. 

В заключение хочется отметить, что 

исследования данного вопроса в условиях Южной 

Якутии, на наш взгляд, должно развиваться в двух 

направлениях – во первых создание действующего 

подземного газогенератора для проведения 

натурных исследований подземной газификации 

угольных пластов марок К и КЖ с последующей 

передачей его в эксплуатацию, а во вторых 

продолжение лабораторных исследований 

процессов и отработка технологии подземной 

газификации для других марок углей 

представленных в данном регионе. 


1. Угольная база России. Том V. Книга 2. 

Угольные бассейны и месторождения 

Дальнего Востока России (Республика Саха, 

Северо-Восток, о. Сахалин, п-ов Камчатка). – 

М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999. – 638 с. 

2. Киушкина В.Р., Лукутин Б.В. Выбор 

вариантов систем энергоснабжения для 

малых потребителей Якутии. Тезисы 

докладов участников II Республиканской 

научно-практической конференции: Пути 

решения актуальных проблем и переработки 

полезных ископаемых Южной Якутии. – Издво 

ЯГУ, 2004. С. 80-81 

228


ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПЛАСТИНЫ ИЗ 

КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГЕТЕРОГЕННОЙ СТРУИ 

Маслов Е.А. 

Томск, пр.Ленина 30, ТПУ, ТЭФ, 634050 

E-mail: maslov_eugene@mail.ru 

Реализован комплекс экспериментально – 

математической установки способный 

обрабатывать перфорировать, резать различные 

конструкционные материалы (КМ) с заранее 

заданными параметрами. Представлена схема 

устройства инжектирующего высокотемпературную 

гетерогенную струю и математическая 

модель, описывающая воздействие струи на 

материал. Математическая модель описывает 

нестационарную задачу сопряженного 

конвективно-кондуктивного теплопереноса при 

термомеханическом разрушении КМ под 

воздействием высокотемпературной гетерогенной 

струи вязкого сжимаемого газа, натекающей по 

направлению нормали к поверхности 

неподвижной пластины. Представлены схема 

устройства, типичные распределения тепловых 

потоков, касательных напряжений трения, 

глубина перфорированного отверстия. 

Одним из наиболее перспективных 

направлений в технологиях обработки различных 

материалов являются высокотемпературные 

технологии. Воздействие высокотемпературных 

гетерогенных струй на КМ также может быть 

использовано в технологических процессах, 

связанных с перфорацией металлических и 

неметаллических изделий, деталей конструкций 

при проведении подводно-технических, ремонтноспасательных 

работ, утилизации военной техники 

и т.д. Теоретические и экспериментальные основы 

ряда таких технологий заложены в работах 

Полежаева Ю.В., Шишкова А.А., Абалтусова В.Е. 

[1]. Но разработка таких наукоемких технологий 

исключительно экспериментальным путем 

практически невозможна в связи с 

многофакторным характером взаимовлияющих 

физических и химических процессов, 

протекающих при их реализации в диапазоне 

изменения основных параметров процесса [2]. Для 

выбора наиболее эффективных режимов 

воздействия высокотемпературных гетерогенных 

струй на КМ целесообразно использовать 

результаты математического моделирования, что 

позволяет анализировать условия взаимодействия 

гетерогенной струи с поверхностью, определять 

параметры, характеризующие исследуемый 

процесс [2, 3]. 

Целью данной работы является оптимизация 

технологического процесса перфорации пластины 

из КМ для получения заданных параметров 

обработки – максимально допустимой 

температуры поверхности, глубины и диаметра 

образующегося отверстия, скорости перфорации. 

Рассматривается типичный пример технической 

реализации устройства для перфорации стальной 

пластины под воздействием высокотемпературной 

гетерогенной струи. Выбор параметров такой 

технологии и устройства для ее реализации 

проведем с использованием теоретической модели 

[2, 3] в условиях, соответствующих возможному 

на практике варианту решения задачи. Требуется 

выбрать геометрические размеры устройства для 

перфорации отверстий диаметром 5 мм в 

стальных пластинах толщиной h с использованием 

специальной топливной композиции с 

температурой продуктов сгорания 3000 К и 

массовой концентрацией частиц дисперсной фазы 

0,3. Схема устройства и рассматриваемая область 

решения задачи представлены на рис. 1, 2 


1 

9 

Рис. 1 – Схема устройства [1]: 1 – датчик 

давления; 2 – камера сгорания; 3 – заряд твердого 

топлива; 4 – вывод предохранительного клапана 

сброса избыточного давления; 5 – сопловой блок; 

6 – сопло; 7 – перфорируемая пластина; 8 – вывод 

электрокапсульного воспламенителя; 9 – станина 

0 

L g 

L S 

2 3 

X 

1 

l g 

3 

4 5 

4 

2 

8 

6 

7 

H 

Y 

229


Рис. 2. Область математического 

моделирования задачи [2]: 1 – струя; 2 – внешняя 

среда; 3 – граница струи; 4 – пластина; Н – 

продольный размер пластины; L s – расстояние от 

начального сечения струи до границы пластины; l g 

– ширина начального сечения струи; L g – 

расстояние от начального сечения струи до 

верхней границы пластины. 

Основными параметрами, которые 

необходимы для реализации этой технологии, 

являются расстояние L g от среза сопла 

газогенератора до перфорируемой пластины и 

длина заряда топливной композиции. Диаметр 

заряда определяется по известным соотношениям, 

связывающим площадь поверхности горения 

топлива, диаметр сечения сопла и скорость 

горения. Из экспериментальных исследований 

известно, что диаметр перфорируемого отверстия 

равен диаметру сопла. Поэтому диаметр заряда 

выбирается исходя из планируемого диаметра 

перфорируемого отверстия в стальной пластине. 

Длина заряда l зависит от времени, 

необходимого для перфорации отверстия на 

необходимую глубину t k и определяется по 

формуле l = u Г · t k , где u Г – скорость горения 

топливной композиции. Значение t k определяется 

из условия t k = h/V p . 

Задача выбора технологических параметров L g 

и l при известных значениях h и u Г сводится к 

решению задачи сопряженного конвективнокондуктивного 

теплопереноса при 

термомеханическом разрушении КМ под 

воздействием высокотемпературной гетерогенной 

струи натекающей по направлению нормали к 

поверхности неподвижной пластины [2, 3] с 

соответствующими начальными и граничными 

условиями. При проведении расчетов 

предполагалось для определенности, что скорость 

гетерогенной струи на выходе из сопла для 

используемой топливной конструкции и диаметре 

сопла равна 700 м/с. В общем случае, регулируя 

диаметр сопла, площадь поверхности горения и 

выбирая топливные композиции с определенной 

скоростью горения, можно подобрать любые 

значения скорости гетерогенной струи. 

На рис. 3, 4 представлены значения теплового 

потока, касательных напряжений трения на 

поверхности дна кратера и глубина 

перфорированного отверстия, образующегося при 

разрушении стальной пластины при различных 

расстояниях от среза сопла до пластины при 

t k = 1 c. 

q w 

, Âò/ì 2 

6,0x10 7 τ g 

, Ï à 

8x10 7 

5,4x10 7 

7x10 7 

4,8x10 7 

4,2x10 7 

6x10 7 

3,6x10 7 

3,0x10 7 

1 5x10 7 

4x10 7 

2,4x10 7 

2 

3x10 7 

1,8x10 7 

1,2x10 7 

2x10 7 

6,0x10 6 

1x10 7 

0,0 

0,00 0,04 0,08 0,12 0,16 

0 

0,20 x, ì 

Рис. 3 – Распределение плотности теплового 

потока (1) и значений касательных напряжений 

трения (2) на оси симметрии струи на расстоянии 

от среза сопла до пластины L g = 0,2 м 

d, ì 

0,010 

0,008 

0,006 

0,004 

0,002 

0,000 

L g 

, ì 

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 

Рис. 4 – Глубина перфорированного отверстия 

в стальной пластине (марки 40) при различных 

расстояниях от среза сопла до пластины при 

t k = 1 c 

Следует отметить, что, как и можно было 

предположить, существует некоторое расстояние 

L g , на котором достигается максимальная глубина 

перфорации стальной пластины. Этот результат 

обусловлен следующими причинами. При малых 

L g частицы дисперсной фазы не успевают 

разогнаться до больших скоростей 

соответствующих высоким q w и τ g , а при больших 

L g имеет место падение скоростей движения газа и 

частиц с соответствующим уменьшением q w , τ g , V P 

и d. Поэтому эрозионное воздействие частиц на 

пластину является слабым, а разрушение менее 

эффективным. 

На основании представленной 

экспериментально – математической установки, 

возможно получение нужной технологии для 

перфорации, обработки КМ с заранее известными 

свойствами. Использование математической 

модели также позволит отработать технологию и 

получить оптимальные параметры, при которых 

возможно массовое производство. 


1. Абалтусов В.Е., Гага С.Г., Жарова И.К., 

Зотова Л.В., Кузнецов Г.В., Световец Е.В. 

Экспериментальное определение основных 

230


характеристик тепломассообмена при 

теплоэрозионном разрушении материала // 

ПМТФ. Т. 41, №2. 2000. 

2. Жарова И.К., Кузнецов Г.В., Маслов Е.А. 

Термомеханическое разрушение бетонной 

пластины под действием 

высокотемпературной гетерогенной струи. // 

Физика и химия обработки материалов. 2006. 

№ 6. С. 61 – 68. 

3. Маслов Е.А. Сопряженный конвективно– 

кондуктивный теплоперенос при 

термомеханическом разрушении бетонной 

пластины под действием 

высокотемпературной гетерогенной струи. 

XII Международная научно-практическая 

конференция студентов, аспирантов и 

молодых ученых «Современные техника и 

технологии», 27 – 31 марта 2006г. Труды в 2- 

х т. – Томск: Издательство Томского 

политехн. ун-та, 2006 – Т.2.- 513с. С. 364 – 

366. 

СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН И 

СТРУКТУРОЙ ИССЛЕДУЕМОГО МЕТАЛЛА 

Меденков А.А.,Олесюк О.В., Петров В.И. 

Сибирский государственный индустриальный университет, Россия, г. Новокузнецк, 

ул. Кирова 42 

E-mail: monacrh@rol.ru 

Процессы ползучести, карбидный распад 

твёрдого раствора, изменяя тонкое строение стали, 

влияют на морфологию структурных 

составляющих перлитных сталей. Поэтому с 

помощью металлографического исследования 

можно оценивать степень изменений, 

происходящих в металле при ползучести. Однако 

подобные изменения также можно обнаруживать 

ультразвуковым исследованием. В экспериментах 

использовались образцы стали 12Х1МФ, 

вырезанные из паропроводов с различным сроком 

службы, но условия эксплуатации, которых 

одинаковы. 

Данные результатов эксперимента 

представлены в таблице 1 и на рисунке 1. 

Таблица 1 – Результаты эксперимента 

Время эксплуатации, ч ∆V/v*100% 

28 000 1,182794 

62 000 1,697063 

80 000 1,715531 

93 000 1,903181 

Относительная 


ультразвука, % 

1.1 

1.6 

R² = 1 

I 

2.1 

25 000 50 000 75 000 100 000 

Рисунок 1 – Зависимость относительной 

скорости ультразвука от времени эксплуатации 

II 

Время эксплуатации, ч 

III 

R² на рисунке является коэффициентом 

аппроксимации. Первоначальный спад скорости 

ультразвукового импульса соответствует области 

приработочных отказов (область I). Конец этого 

этапа говорит о переходе к стадии нормальной 

эксплуатации (область II). 

Резкое увеличение темпа спада скорости 

распространения ультразвукового импульса 

указывает на переход в область разрушения и 

предупреждает об опасности дальнейшей 

эксплуатации (область III). 

Рассмотрено структурное состояние образцов. 

Основными структурными составляющими 

перлитных сталей являются феррит, перлит, 

сорбит отпуска. Стабильность перечисленных 

структурных составляющих различна и зависит от 

температурно-силовых условий эксплуатации. В 

равных температурно-силовых условиях 

термическая стабильность зёрен с продуктами 

распада аустенита изменяется в следующем 

порядке в сторону возрастания стабильности, 

перлит переотпуска, перлит нормализации, 

равноосный фрагментированный сорбит отпуска, 

игольчатый сорбит отпуска. Минимальной 

термической стабильностью обладает перлит, 

образовавшийся в стали при переотпуске. В 

процессе эксплуатации происходят следующие 

изменения. 

В исходном состоянии после термической 

обработки зёрна структурно-свободного феррита 

неоднородны по содержанию углерода и 

количеству карбидных частиц. Дальнейшее 

выделение карбидов в процессе ползучести также 

идёт неравномерно. В областях с повышенной 

плотностью карбидов в силу их тормозящего 

действия наблюдается повышенная плотность 

231


дислокации, что способствует более 

интенсивному выделению карбидов. 

В результате исходная неравномерность в 

плотности распределения карбидных частиц 

сохраняется. Это выявляется по травимости 

ферритных зёрен: феррит, образовавшийся при 

более высоких температурах, остаётся более 

светлым и после длительной эксплуатации, чем 

феррит, образовавшийся при более низких 

температурах. Данные процессы характеризуются 

первоначальным спадом (на рисунке 1 стадия I). 

На второй стадии ползучести в ферритных 

зёрнах начинается процесс образования 

субграниц, декорированных дисперсными 

карбидами, который продолжается на третьей 

стадии. Выделение дисперсных карбидов и 

формирование субграниц вызывает повышение 

твёрдости феррита. Такое развитие характерно для 

стадии нормальной эксплуатации. 

По мере развития ползучести в феррите 

происходит рост карбидных частиц, на границах 

зёрен образуются скопления крупных карбидов, 

вокруг которых появляются зоны, свободные от 

дисперсных карбидных частиц. В теле ферритных 

зерен формируются зародыши рекристаллизации. 

Зёрна сорбита отпуска стали 12Х1МФ 

представляют собой смесь продуктов распада 

аустенита в различных температурных интервалах 

(от нижней части области перлитного 

превращения до нижней части бейнитной 

области). Чем выше температура распада 

аустенита, тем меньше стабильность 

образовавшейся структуры в условиях ползучести. 

Такие изменения характерны для стадии 

предразрушения. 

Однако в трубопроводах имеются участки, 

которые наиболее подвержены разрушению, 

например, гибы паропроводов. Рассмотрим 

результаты, полученные на различных участках. 

Для каждого паропровода с различным временем 

эксплуатации исследовалось 8 участков для 

каждого участка проведено десять замеров. Расчёт 

относительной скорости производится с помощью 

измерения прибором образца, состав и структура 

которого соответствует начальной структуре 

паропровода. 

Таблица 2 – Результаты исследований участков 

Время Результаты измерений на участках 

эксплу 

атации, 1 2 3 4 

ч 

24 000 

0,02975 0,03796 0,02273 0,08789 

6 4 8 9 

28 000 

0,19220 0,52943 0,24094 0,54500 

2 4 7 3 

62 000 

0,23342 0,10293 0,04428 0,95935 

2 5 5 4 

80 000 

0,95303 0,92498 0,94585 0,28369 

4 8 1 9 

93 000 

1,10643 

7 

1,21964 

6 

0,21597 

9 

0,13389 

4 

Из таблицы 2 видно, что участки паропровода 

4 со временем эксплуатации 62 000 часов, 1, 2 и 3 

со временем эксплуатации 80 000 ч приближаются 

к стадии предразрушающего состояния. Это 

означает, что на этих участках более интенсивно 

действуют процессы, способствующие развитию 

дефектов и ведущие к разрушению трубы в этом 

месте. Следовательно, эти участки требуют к себе 

особого внимания, чтобы недопустить аварии, и 

заменить их при проведении ремонта. 

Рассмотрены результаты экспериментов, 

направленных на оценку точности при 

использовании ультразвуковой методики. 

В результате экспериментов было выявлено, 

что наиболее точные и близкие друг к другу 

данные получены, если пьезоэлектрический 

преобразователь находится на образце в течение 

300±10с. 

Температура окружающей среды +20°С. 

Было исследовано влияние времени наработки 

на точность измерений. Результаты приведены в 

таблице 3 и на рисунке 2. 

Таблица 3 – Результаты эксперимента по 

сходимости измерений 

Время 


, ч 

∆v/v*100 

% 

∆v/v*100 

% ρв 

28 000 1,182794 1,191056 

62 000 1,697063 1,791968 

80 000 1,715531 1,970708 

93 000 1,903181 2,005943 

0,991 

5 

При измененных условиях эксперимента 

характер зависимости изменяется незначительно. 

Из рисунка 2 видно, что результаты 

экспериментов, проводимых в отличающихся 

условиях, расположены достаточно близко друг к 

другу. 

Для полученных данных был рассчитан 

коэффициент ранговой корреляции Спилмера. Он 

оказался равным ρв=0,9915. Этот коэффициент 

говорит о том, что значения, полученные в 

результате эксперимента, близки друг к другу, а, 

следовательно, измерения проводились с 

достаточной точностью. 

232


Относитеьная 


ультразвука, % 

1 

1.5 

2 

2.5 

25 000 50 000 75 000 100 000 

Время эксплуатации, ч 

Рисунок 2 – Расчёт сходимости результатов 

эксперимента 

Таким образом, в этой работе показано, что 

рассмотренная методика определения остаточного 

ресурса паропроводов позволяет получить 

достоверную информацию о состоянии металла 

изделия, а, следовательно, позволяет выявлять 

стадию предразрушения до аварии. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКООГНЕУПОРНЫХ 

МАТЕРИАЛОВ В КАЧЕСТВЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 

Михайлов Д. А., Михайлов К. А. 

Сибирский Государственный Университет, Россия, г. Красноярск, ул. Киренского, 

26 «б» 

E-mail: 89080244641@mail.ru 

В ряде отраслей промышленности, связанных с 

использованием процессов термической 

обработки, используются электрические печи 

сопротивления, в которых требуется использовать 

электронагревательные элементы, находящиеся в 

непосредственном контакте с агрессивной средой. 

Стабильную работу электронагревателей в 

таких установках определяют следующие 

основные факторы [1]: 

1) Отсутствие механических напряжений; 

2) Химическая индифферентность по 

отношению к окружающей среде. 

Были проведены исследования возможности 

применения такого типа электронагревателей в 

электрических миксерах сопротивления 

предназначенных для приготовления 

алюминиевых сплавов. С этой целью был создан 

испытательный стенд, имитирующий режим 

нестационарного нагрева в установках такого типа 

(рисунок 1). 

Рис.1 - Испытательный стенд со схемой 

расположения термопар. 1,2, 3 и 4- термопары, 5 – 

исследуемый образец, 6 – электрические 

контакты, 7 – воздухоохлаждаемая металлическая 

плита, 8 – теплоизоляция. 

В качестве материала электронагревателя был 

выбран карбид кремния (SiC) как наиболее 

приемлемый среди высокоогнеупорных 

материалов обладающих высокой химической 

стойкостью, высокой теплопроводностью и 

приемлемым значением удельного 

электросопротивления. 

В поставленной задаче требовалось определить 

максимальный температурный перепад, 

возникающий в электронагревателе выполненном 

из SiC в форме параллелепипеда (с размерами 

0,22*0,115*0,035 м) при требуемой скорости 

нагрева равной 12,5ºС/мин и выделяемой тепловой 

мощности в 1300Вт. 

Для решения данной задачи был проведен ряд 

экспериментов. 

Нестационарный режим нагрева имитировался 

с помощью создания активного теплоотвода от 

испытуемого материала через развитую 

поверхность металлической воздухоохлаждаемой 

пластины контактирующей с одной стороны с 

исследуемым образцом а с другой – с 

окружающим пространством. 

В качестве исследуемого материала был 

использован самоспеченный SiC обладающий 

удельным электрическим сопротивлением SiC 

равным 0,011 Ом*м при 200ºС и 0,004 Ом*м при 

1000º а также коэффициентом теплопроводности λ 

равным 12 Вт/м*К при 200ºС и 7 Вт/м*К при 

1000ºС. 

Уравнение, описывающее плотность тока в 

любой точке электронагревателя [4]:: 

ρ 

233


& = 

δ 

Основ 

I& 

chpz 

p 

2 h shpa 

, 

(1) 

мощности тепловыделения 

рисунке 2. 

450 приведены на 

вным фактором, определяющим наличие 

механических 

электронагревательном 

напряжений 

элементе, 

в 


минимальный температурный перепад. 

Задача 

нестационарной 

теплопроводности 

между испытываемым образцом 

и элементами 

конструкции 

стенда 

описывается 

с 

использованием дифференциального уравнения 


для тел с внутренними 

непрерывно действующими источниками тепла 

для граничных условий первого рода [2]: 

T ( x,τ ) −T0 

x ϖ 

θ = 

= erfc + 

τ 

Tc 

−T0 

2 aτ 

γ ( − 0 ) − 

c Tc 

T 

ϖ 

2 x 

− 

4τi 

erfc 

c γ 

( T c −T0 

) 2 aτ (2) 

Данное уравнение с достаточной точностью 

описывает 

процесс 

теплообмена 

между 

исследуемым 

материалом 

с внутренними 

источниками 

тепла 

и окружающей 

теплоизоляцией 

и металлической 

пластиной 

(граничные 

условия 

первого рода) за счет 

теплопроводности. 

Поиск 

требуемого 

материала 

за счет 

проведения физических экспериментов на разных 

образцах 

является довольно трудоёмким. С целью 

упрощения 

данного 

поиска была создана 

трехмерная 

математическая 

модель системы 

контакт – электрический 

нагреватель, 

позволяющая кроме выбора требуемого материала 

определить допустимые соотношения площадей 

контактов и электронагревателя, при которых 

температурный перепад в последних находится в 

допустимых пределах. 

Моделирование 

производилось 

методом 

конечных элементов в пакете программ ANSYS 

E-mag и ANSYS Thermal [3] и была создана 

математическая 

модель позволяющая, 

моделировать процесс нестационарного нагрева. 

В качестве граничных условий для тепловой 

задачи на поверхности математической модели 

были приняты граничные условия 

третьего рода. 

Начальным условием для тепловой задачи 

являлись 


распределения удельного 

тепловыделения в исследуемом образце. 

В качестве дополнительных исследуемых 

материалов были выбраны SiC 

на глинистой 

связке и самосвязанный 

SiC 

обладающие 


отличающимися 

значениями 


электросопротивления. 

и удельного 


моделирования 


поля в образце из 

самоспеченного SiC при 

Рис. 2 – Распределение 

температуры 

в 

исследуемом 

образце при мощности 

тепловыделения 

450 Вт. 

В результате математического моделирования 

были 

получены: 

1. Максимальные температурные перепады в 

трех модификациях карбида кремния при 

мощности тепловыделения 1300 Вт. (таблица 

2); 

2. Определен материал с наименьшим 

температурным перепадом (самосвязанный 

SiC); 

3. Получен 

ряд кривых 

устанавливающих 

зависимость 

максимального температурного 

перепада от 

мощности тепловыделения при 

изменяющихся 

площадях 

одного 

из 

контактов S1, S2, S3, , S4, S5 равных 

соответственно 22%, 15%, 6%, 2% и 1% от 

максимально возможной площади контакта 

Sполн (0,0253м²) при 

разных значениях 

питающего тока (рисунок 3); 

4. Была определена минимально допустимая 

площадь контакта для данной конфигурации 

электронагревателя равная 30% от Sполн при 

которой максимальный 

температурный 

перепад не превышает допустимый, равный 

580ºС [2]. 

234


Рис.3 – Зависимость изменения максимального 

температурного перепада при разных площадях 

контактов для токов 100, 200 и 305А. 


1. Гнесин, Г. Карбидокремниевые материалы. / 

Г. Гнесен. - М.: «Металлургия»., 1977. – 216 

с. 

2. Лыков, А. Теория теплопроводности / А. 

Лыков. – М.: Высшая школа, 1967. – 602 с. 

3. Чигарев, А. В. ANSYS для инженеров: Справ. 

пособие / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. 

Смалюк. – М.: Машиностроение-1, 2004. – 

512 с. 

4. Бессонов Л. Теоретические основы 

электротехники. Электромагнитное поле. 

Учеб. пособие. – 9-е изд., перераб. и доп. / Л. 

Бессонов. – М.:Гардарики, 2001. – 317 с. 

ОЦЕНКА НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ ТРАНСПОРТЕ 

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОТ КЕМЕРОВСКОЙ ТЭЦ. 

Мурсалимова А.Х. 


E-mail: Alfiya85@sibmail.com 

В настоящее время вопросы, касающиеся 

нормативных потерь теплоты при транспорте 

тепловой энергии являются довольно 

актуальными. В связи с тем, что все тепло 

транспортируется при помощи трубопроводов, у 

которых коэффициент износа равен 70 - 80%. 

Продолжительный период эксплуатации приводит 

к старению и физическому износу материала 

трубопроводов, что в свою очередь влечет за 

собой потери тепла с утечками теплоносителя. В 

данной работе анализируется один из важнейших 

показателей работы систем транспорта тепловой 

энергии. А также приводятся предложения по 

устранению утечек теплоносителя. 

Цель работы: Сопоставление фактических 

показателей работы системы транспорта, которые 

определяются энергоснабжающей организацией 

(ОАО «Кузбассэнерго») с нормативными 

расчетными показателями (тепловые потери через 

изоляцию, тепловые потери с утечками 

теплоносителя и тепла). Нормативные показатели 

рассчитываются по методике в соответствии с 

порядком расчета и обоснования нормативов 

технологических потерь при передаче тепловой 

энергии разработанной Минпромэнерго России в 

соответствии с приказом №265 от 19 октября 

2005г. 

Структура тепловых потерь. Через изоляцию 

зависит от удельных часовых тепловых потерь 

трубопроводов каждого диаметра (вида прокладки 

подземная надземная канальная бесканальная, 

года ввода в эксплуатацию, диаметра труб, 

температуры наружного воздуха), длины 

трубопроводов, коэффициента местных тепловых 

потерь учитывающий запорной арматуры. 

Потери с утечкой зависит от 

среднегодового объема тепловых сетей который 

рассчитывается через объемы и 

продолжительность функционирования в 

отопительный и летний период, числа работы 

тепловых сете, от нормы среднегодовой утечки 

теплоносителя установленной в пределах 0,25% 

среднегодовой емкости трубопровода тепловой 

сети. 

Немного о самих тепловых сетях: 

Температурный график отпуска тепла 150-70 0 

С со срезкой на 125 0 С. Протяженность тепловых 

сетей находящихся на балансе Кировского ТСР - 

18206 м, материальная характеристика тепловых 

сетей составляет 16451 м 2 . Тепловая сеть в 

двухтрубном исполнении и выполнена подземной 

канальной и надземной прокладкой. 

Температурный график отпуска тепла для 

Кемеровской ГРЭС БУ-1,2,3, Ново-Кемеровской 

ТЭЦ, Заискитимской водогрейной котельной 150- 

70 0 С со срезкой на 125 0 С; для Кемеровской ГРЭС 

БУ-4 график 150-70 о С со срезкой на 135 о С. 

Протяженность тепловых сетей левобережной 

части - 109849 м, материальная характеристика 

тепловых сетей составляет 146270 м 2 . Тепловая 

сеть в двухтрубном исполнении и выполнена 

подземной канальной и надземной прокладкой. 

Для Анализа энерго снабжающей организацией 

были предоставлены все необходимые материалы: 

- «Общие сведения об энергоснабжающей 

(теплосетевой) организации» 

- «Структура отпуска, потребления тепловой 

энергии» и «Структура расчетной 

присоединенной тепловой нагрузки 

(мощности)» 

- «Общая характеристика систем 

транспорта и распределения тепловой энергии 

тепловых сетей» 

- «Характеристика тепловых сетей» 

- «Температуры наружного воздуха, грунта, 

сетевой и холодной воды» 

- «Сведения по насосному оборудованию» 

- «Данные по приводам запорно- 

235


регулирующей арматуры» 

- «Данные по фактическим затратам 

электроэнергии» 

- «Сводные данные по нормативам 

технологических затрат и потерь при передаче 

тепловой энергии» 

- «Материальные характеристики сетей» 

- «Температурные графики» 

- «Протяженность тепловых сетей 

скорректированных в период с 1959-2003гг по 

ТСР» 

- «Температура холодной воды 

поступающей на источники г. Кемерово, 

t ср.м х.в, 0 С» 

Методология исследований опирается на 

основные положения системных исследований в 

энергетике, на методы математического 

моделирования методики проведения ЭО 

объектов энергетики. 

Исследование базируется на вычислительном 

эксперименте с использованием комплекса 

математических моделей и результатах ЭО систем 

теплоснабжения и их элементов. Проведены 

многочисленные натурные обследования и 

теоретическое исследование проблемы 

повышения энергоэффективности системы 

Кемеровской ТЭЦ. Приведена методика оценки 

реальных условий работы Кемеровской ТЭЦ 

в системах теплоснабжения. 

Были просчитаны часовые тепловые потери с 

утечкой теплоносителя, расхождения с данными 

энергоснабжающей организацией в 0,015%, 

расхождения в месячных суммарных тепловых 

потерь через тепловую изоляцию с утечкой 

теплоносителя составляют 0,02%. Также были 

пересчитаны нагрузки, входе расчета выяснилось, 

что ЭСО проводила расчет на среднегодовой 

объем тепловых сетей, не разделяя его на летний и 

отопительный, а это привело к погрешности 1% 

по месяцам, но суммарная нагрузка имеет 

погрешность очень низкую примерно 0,017%. 

Соотношение суммарных нормативных значений 

годовых тепловых потерь при транспорте 

тепловой энергии от Кемеровской ТЭЦ 

Кировского ТСР составляет (6,4%)-фактические 

показатели/(6,5%), суммарных нормативных 

значений годовых тепловых потерь через 

изоляционные конструкции трубопроводов 

составляет (5,3%) /(5,2%) – это что касается 

Кемеровской ТЭЦ. В левобережной же части 

города соотношение этих же показателей 

составляет (8,4%)/(8,3%) – суммарные 

нормативные значения годовых тепловых потерь 

при транспорте тепловой энергии, и (6,2%)/(6,2%) 

- это суммарные нормативные значения годовых 

тепловых потерь через изоляционные 

конструкции трубопроводов. 

Фактические показатели определялись при 

помощи испытаний по определению тепловых 

потерь II магистрали от Кемеровской ТЭЦ на 

участке БУ-2-ТК-II-9- ТК-II-20- ТК-II-36 и 

значений договорных нагрузок, температур и 

фактических показателей за предыдущие года – 

для Кемеровской ТЭЦ. Для левобережной части 

города фактические показатели определялись 

аналогично при помощи испытаний по 

определению тепловых потерь тепломагистрали 

от Заискитимской водогрейной котельной (ЗВК) 

на участке ЗВК – УТ-30 – КСЗ-3 – УТ-30/IV – УТ- 

6 и значений договорных нагрузок, температур и 

фактических показателей за предыдущие года. 

Имеются некоторое замечание - отсутствие 

утверждённых энергетических характеристик. 

Если бы они были утверждены, то расчет можно 

было провести по 3 главе этого же порядка он был 

бы более точным и корректным. 

Выводы 

Исходные данные обладают необходимой 

полнотой, достоверностью и 

представительностью. Предоставленные для 

экспертизы расчеты нормативов технологических 

потерь при передаче тепловой энергии на 2007 г. 

по могут быть приняты с учетом предлагаемых 

поправок. 

ПРЕДЛОЖЕНИЯ 

На основании вышеприведенных замечаний 

предлагается скорректировать нормативы 

технологических потерь при транспорте тепловой 

энергии. А также необходимо утвердить 

энергетические характеристики. Предлагается 

провести ряд мероприятий для уменьшения 

тепловых потерь при транспорте тепловой 

энергии, а также потерь теплоносителя, а именно, 

заменить на некоторых магистральных участках 

изоляцию на новую и более современную, а на 

некоторых участках заменить трубы из-за того, 

что они устарели и пришли в негодность. 


1. Порядок расчета и обоснования нормативов 

технологических потерь при передаче 

тепловой энергии. (Приказ Минпромэнерго 

России от 4 октября 2005 года № 265, 

регистрационный номер № 7094 от 19 

октября 2005 года). 

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. 

М.: 2000. 

3. СНиП 2.04. 07-86*. Тепловые сети. - М: Гос. 

строительный комитет СССР, 1988. 

4. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 

- М.: Энергия, 1982. 

5. Апарцев М.М. Наладка водяных систем 

централизованного теплоснабжения. 

Справочно-методическое пособие.- М.: 

Энергоатомиздат, 1993. 

6. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. 

Справочник по котельным установкам малой 

236


производительности. –М.: Энергоатомиздат, 1989. 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АБС-СОПОЛИМЕРОВ 

Натареев А.С. 

Ивановский государственный энергетический университет, Россия, г. Иваново, 

ул. Рабфаковская, 24 

E-mail: natareev@inbox.ru 

При производстве АБС-пластика методом 

привитой полимеризации в эмульсии наибольшее 

потребление тепловой энергии связано с 

процессом сушки порошкообразного сополимера. 

Сушку проводят в ленточной сушилке горячим 

воздухом с температурой 110 о С, нагретым в 

паровом калорифере. При этом влажность 

исходного материала снижается с 60-64 % до 

0,5 % [1]. Количественной основой расчета 

процесса сушки являются кинетические 

закономерности удаления влаги из материала. Для 

этого необходимо иметь надежные сведения о 

механизме удаления влаги из материала и 

скорости протекания процессов тепло и 

массообмена. 

В работе проведены исследования кинетики 

процесса сушки сополимеров марок АБС-2020 и 

2802. Опыты проводились на лабораторной 

установке, показанной на рис. 1. 

В результате экспериментальных исследований 

получены кинетические кривые сушки АБСсополимеров 

и зависимости изменения 

температуры данных материалов от времени 

процесса. В качестве примера на рис. 2 и 3 

показаны зависимости изменения 

влагосодержания и температуры АБС-сополимера 

марки 2020 от времени процесса. 

Рис. 2. Зависимость изменения 

влагосодержания 

АБС-сополимера от времени процесса: 

температура сушки t, 0 C: 1 – 80, 2 – 90, 3 – 100, 

4 – 110, 5 – 120. 

Рис. 1. Схема экспериментальной установки 

1 – образец; 2 – аналитические весы; 3 – 

термометр; 4 – сушильный шкаф; 5 – термопара; 6 

– потенциометр КСП 

Внутрь сушильного шкафа помещалось два 

одинаковых образца сополимера сферической 

формы. В сушилке поддерживалась постоянная 

температура воздуха, циркуляция которого 

осуществлялась с помощью вентиляторов. Один 

образец был подвешен к весам, с помощью 

которых измерялось изменение массы образца. 

Внутрь второго образца помещались термопары 

для измерения его температуры. Образцы сушили 

при температурах 80, 90, 100, 110 и 120 о С. 

Рис. 2. Зависимость изменения температуры 

образца 

АБС-сополимера от времени процесса: 

237


температура сушки t, 0 C: 1 – 80, 2 – 90, 3 – 100, 

4 – 110, 5 – 120. 

Из анализа экспериментальных данных можно 

предположить, что процесс термической сушки 

влажного материала состоит из трех стадий: 1) 

диффузия влаги из внутренних зон капиллярнопористого 

материала к его наружной поверхности; 

2) испарение влаги в поверхностном слое 

жидкости; 3) отвод образовавшихся паров от 

наружной поверхности материала в поток 

сушильного агента. Параллельно с транспортом 

жидкости и парообразной влаги при термической 

сушке происходит перенос теплоты. Установлены 

так же периоды постоянной и падающей скорости 

сушки. Как видно из рис. 2 и 3, 

продолжительность периода постоянной скорости 

сушки составляет в средне 30 мин. 

Продолжительность периода падающей скорости 

сушки зависит от температуры окружающей 

среды. При изменении температуры сушильного 

агента от 80 о С до 120 о С общее время сушки 

сокращается с 90 до 60 мин. 

На основе экспериментальных данных 

рассчитаны теплофизические параметры 

материалов: коэффициенты массопроводности, 

теплопроводности и температуропроводности. 

Для определения эффективных коэффициентов 

массопроводности был использован зональный 

метод [2, 3], в основе которого лежат следующие 

допущения: 1) в пределах некоторого интервала 

изменения концентрации в твердой фазе 

(концентрационной зоны) все физические 

параметры процесса принимают постоянными 

величинами; 2) концентрационные зоны по 

величине выбирают такими, что для них 

справедливы формулы регулярного режима; 3) 

поскольку целевое назначение метода – расчет 

кинетики процесса (изменение среднеобъемной 

концентрации твердой фазы рассматриваемой 

частицы во времени), изменение параметров 

процесса, зависящих от концентрации, 

учитывается по этой концентрации. Это приводит 

к некоторому искажению профиля концентраций в 

теле, но значительно упрощает кинетический 

расчет и обеспечивает достаточную для 

инженерных расчетов точность. Сущность 

зонального метода заключается в том, что 

экспериментальная кинетическая кривая 

разбивается на m концентрационных зон. Для 

каждой зоны из кривой кинетики сушки 

определяется значение времени i в интервале 

изменения концентрации от 

Cнi 

до 

Cкi 

и 

рассчитывается k i по уравнению: 

2 

R 

ki 

= 

π 2 

τi 

B 

ln 

E 

, 

где В = 0,6079 при i = 1; В = 1 при i > 1; R – 

радиус частицы; τ i – время i-го интервала времени, 

Cк i − Cp 

E = 

Cнi 

− Cp 

сек; 

. 

Коэффициент теплопроводности находится по 

формуле: 

qiR 

λi 

= 

F∆Ti 

, 

mcCc∆ti 

+ mвCв∆ti 

+ mc∆uir 

qi 

= 

∆τ 

где 

i 

, Дж/с 

m c – масса абсолютно сухого вещества в 

образце, кг; 

С с – теплоемкость абсолютно сухого вещества, 

Дж/(кг К); 

∆ti 

= tмi 

− tнi 

, К; 

m в – масса влаги в образце, кг; 

С в – теплоемкость воды, Дж/(кг К); 

∆u i – влагосодержание, кг/кг; 

r * – удельная теплота парообразования, Дж/с; 

F – поверхность образца, м 2 ; 

∆Ti = t2 − t мi , К. 

Коэффициент температуропроводности равен: 

λ 

a = i 

ciρi 

, 

где с i – теплоемкость материала образца, 

Дж/(кг К); 

c i = c ( 1− ui 

) + cвui 

0 ; 

ρ i – плотность материала образца, кг/м 3 ; 

ρi 

= ρ0 ( 1− 

ui 

) + ρвui 

. 

В результате проведенных расчетов показано, 

что теплофизические параметры материала не 

являются постоянными величинами и изменяются 

в процессе сушки. Значение коэффициента k 

находится в пределах от 9,77·10 -11 до 1,174·10 -7 

м 2 /с, коэффициента теплопроводности от 0,15 до 

0,7 Вт/(м К), коэффициента 

температуропроводности от 2·10 -7 до 5·10 -7 м 2 /с. 

Аппроксимация экспериментальных данных 

позволила получить уравнение для расчета 

коэффициента массопроводности, которое в 

общем виде записывается: 

k = A u 

B 

⎛ 

⎜ 

⎝ 

t 

100 

⎟ 

⎠ 

⎞ 

C 

; 

где A, B, C – постоянные; u – влажность 

материала; t – средняя по объему температура 

материала. 

Зависимость коэффициента теплопровод-ности 

описывается эмпирическим уравнением 

238


λ = λ 0 

+ L u t exp( M u) 

; 

где L, M – постоянные; λ 0 – коэффициент 

теплопроводности в начальный момент времени. 

Учитывая, что удельная теплоемкость и 

плотность влажных материалов линейно зависит 

от влагосодержания, эффективный коэффициент 

температуропроводности определяется по 

известной формуле 

λ 

a = c ρ 

. 


1. Николаев А. Ф. Технология пластических 

масс. Л.: Химия, 1977. – 368 с. 

2. Рудобашта С. П. Массоперенос в системах с 

твердой фазой. М.: Химия. 1980. – 248 с. 

3. Муштаев В. И., Ефимов М. Г., Ульянов В. М. 

Теория и расчет сушильных процессов. 

Учебное пособие/Под ред. 

А. Н. Плановсгоко. М.: МИХМ. 1974. – 152 с. 

АНАЛИЗ ТОЛЩИНЫ ОТЛОЖЕНИЙ В ТРУБКАХ СЕТЕВОГО 

ПОДОГРЕВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ КОНТРОЛЯ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ 

Песковский А.А., Марьясов К..Е, Галашов Н.Н 

Томский политехнический университет, г. Томск 

E-mail: gal@tpu.ru 

Надежность и эффективность работы сетевых 

подогревателей сильно зависят от солевых 

отложений внутри трубного пучка, которые 

происходят из-за невысокого качества сетевой 

воды. Отложения уменьшают сечение для прохода 

воды, снижая расход воды и теплосъем с 

подогревателя, и уменьшают коэффициент 

теплопередачи, что ведет к снижению 

температуры воды на выходе. Поэтому контроль 

толщины отложений и своевременная очистка 

труб являются важной задачей эксплуатации 

подогревателей. 

t1 

Gв 

Рис.1. Схема подогревателя и 

измерения параметров 

На рис.1 представлена схематическая 

конструкция сетевого подогревателя с точками 

контроля расходов и параметров теплоносителей. 

Где Р п – давление пара на входе подогревателя; G в 

– расход сетевой воды; t 1 и t 2 – температуры воды 

на входе и выходе подогревателя; t 12 – 

температура воды в нижней водяной камере. При 

двухходовой конструкции трубный пучок состоит 

из опускного и подъемного участков по воде. 

t2 

Рп 

t12 

В данной работе сделана попытка определять 

толщину отложений в опускном и подъемном 

участке труб на основе контроля давления пара Р п , 

расхода сетевой воды G в и температур t 1 , t 2 и t 12 . 

Эта взаимосвязь может быть получена с помощью 

уравнения теплопередачи через стенку трубы, где 

толщина отложений входит как один из 


Для опускного и подъемного участка сетевого 

подогревателя ПСВ-500-14-23 были проведены 

поверочные расчеты с учетом отложений разной 

толщины. Конструктивные характеристики 

подогревателя следующие [1]: число ходов воды 

Z = 2; общее число трубок N = 1930; длина трубок 

L = 4545 мм; наружный диаметр трубок d н = 19 

мм; толщина стенки трубок S = 1 мм; активная 

высота трубок между перегородками Ha = 1230 

мм; поверхность теплообмена F = 500 м 2 ; 

давление сетевой воды Р св = 23 бар. 

Расчет подогревателя производился по 

формулам, приведенным в [2]. Сначала опускной 

и подъемный участок сетевого подогревателя 

рассчитывались для чистой поверхности 

теплообмена, при этом получали температуру в 

нижней водяной камере t 12.Ч , а затем при заданной 

толщине отложений S н , в результате получали 

температуру в нижней водяной камере t 12.О . 

Коэффициент теплопроводности отложений λ н 

Вт 

принят 2 м ⋅ К . Для удобства практического 

использования на основе расчетов для ПСВ-500- 

14-23 построены номограммы, которые приведены 

на рис.2 и рис.3. 

Анализ толщины отложений по номограммам 

производится следующим образом. Рис.2 – по 

расходу сетевой воды Gв, давлению пара Рп в 

подогревателе, температуре воды на входе 

239


подогревателя t 1 , температуре определяем 

толщину отложений. Наличие отложений снижает 

коэффициент теплопередачи и температуру 

сетевой воды в поворотной камере. Например, при 

расходе G в = 1700 т/ч, давлении пара Р п = 4 бар и 

температуре воды на входе подогревателя t 1 = 90 

о С при чистой поверхности теплообмена t 12.Ч = 116 

о С. Если t 12.О = 100 о С, то толщина отложений S н = 

0,4 мм, а при t 12.О = 90 о С S н = 1,7 мм. При этом 

при S н = 1,7 мм видим, что теплообмен в опускном 

участке при Р п = 4 бар прекращается, т.е. при 

таких отложениях для осуществления 

теплообмена требуется увеличение давления 

пара. Аналогично определяется толщина 

отложений по рис.3. 

Обычно, расход воды и входные и выходные 

параметры пара и воды контролируются с 

помощью штатных приборов. Для использования 

данной методики дополнительно необходимо 

установить термопару в нижней водяной камере 

подогревателя. Также необходимо для каждого 

конкретного случая определить коэффициент 

теплопроводности загрязнений, так как от его 

значения зависит коэффициент теплопередачи, а 

значит и точность расчета толщины отложений. 

Кроме того, расчеты проводились при условии 

равной толщины отложений по всей длине трубок, 

что не совсем справедливо для реальных условий, 

поэтому важным является вопрос анализа влияния 

неравномерной толщины отложений на 

температуры воды в контролируемых точках. 

Рис. 2. Зависимость толщины отложений на опускном участке труб 

Рис. 3. Зависимость толщины отложений на подъемном участке труб 

240

Выводы: 

1. С помощью контроля давления пара в 

подогревателе, расхода сетевой воды и 

температур сетевой воды на входе и выходе, 

а также в нижней водяной камере 

двухходового сетевого подогревателя по 

опускному и подъемному участку можно 

оценивать толщину солевых отложений в 

трубном пучке. 

2. Для практического использования может 

быть построена номограмма зависимости 

толщины отложений от расхода воды и 

параметров теплоносителей. 

3. Требуется дополнительный анализ влияния 

неравномерной толщины отложений на 

температуры воды в контролируемых 

точках.. 


1. Теплообменное оборудование 

паротурбинных установок. Отраслевой 

каталог 20-89-09 часть 1. -М.: 1989. 

2. Рихтер Л.А. Вспомогательное оборудование 

тепловых электростанций: Учебное пособие 

для вузов. – М.:Энергоатомиздат, 1987. – 

216с., ил. 

АНАЛИЗ МЕТОДИК РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА В СЕТЕВЫХ 

ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ 

Песковский А.А., Воронина О.В. , Галашов Н.Н. 

Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30. 

E-mail: gal@tpu.ru 

В настоящее время существует ряд методик 

расчета теплообмена в сетевых подогревателях, 

отличающихся формулами расчета 

коэффициентов теплоотдачи от пара к стенке 

трубок 

α1 

и от стенки трубки к проходящей 

внутри воде 

α 

2 . 

В данной работе на примере поверочного 

расчета сетевого подогревателя ПСВ-500-14-23 

проведен анализ трех наиболее употребляемых 

методик [1, 2, 3] по расчету коэффициентов 

теплоотдачи 

α1 

и 

α 

2 , коэффициента 

теплопередачи К и температурного напора на 

выходе подогревателя θ. 

Конструктивные 


подогревателя следующие [4]: число ходов воды 

Z = 2; общее число трубок N = 1930; длина трубок 

L = 4545 мм; наружный диаметр трубок d н = 19 

мм; толщина стенки трубок S = 1 мм; активная 

высота трубок между перегородками H aк = 1230 

мм; поверхность теплообмена F = 500 м 2 ; 

давление сетевой воды Р св = 23 бар. Трубки 

подогревателя выполнены из латуни марки Л68, 

теплопроводность стенки трубок при температуре 

около 100 °С λ ме = 104,7 Вт/(м·К). 

Для поверочного расчета приняты следующие 

исходные данные: температура сетевой воды на 

входе в подогревателя t 1 = 100 °С; температура 

сетевой воды на выходе из подогревателя t 2 = 140 

°С; температура греющего пара t п = 250 °С; расход 

сетевой воды G св = 900, 1200, 1500 т/ч. 

Расчеты для соответствующих методик 

производились по следующим формулам: 

1. Коэффициент теплоотдачи от 

конденсирующего пара к наружной 

поверхности труб, Вт/(м 2·K) 

α 

1 

1 

⎛ 3 

3 

g ⎞ 0,16 ⋅Reк⋅Prк 

1 

= λк 

⋅⎜ 

2 ⎟ ⋅ 

1 

⎝( ϑ 

к 

⋅ µ 

K 

) ⎠ 

3 

Reк− 100 + 63,2 ⋅Prк 

, [1] (1) 

0,309 

1,163⋅ 18361,1 −48,06⋅t 

α1 

= 0,16⋅1,163⋅( 8116,7 ⋅ tк 

) + 

Н ⋅ t −t 

, [2] (2) 

2 

740 + 75,5 ⋅ tк 

+ 0,23⋅tк 

α1 = 

0,22 

( Н 

ак 

⋅( ts −tк 

)) 

, [3] (3) 

( к ) 

( ) 

ак s ст 

2. Коэффициент теплоотдачи от трубки к воде 

при турбулентном режиме течения, Вт/(м 2·K) 

0,8 0,4 λв 

α2 = 0,023⋅Reв 

⋅Prв 

⋅ 

−3 

d вн 

⋅10 

, [1, 2] (4) 

0,64 

ср ср 

2 wв 

α 

2 

= ( 1630 + 21⋅tв 

−0,041⋅( tв 

) ) ⋅ 

0,36 

dвн 

, [3] (5) 

3. Коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2·K) 

1 

К = 

1 S 1 

+ + 

α1 λме 

α2 

, [1, 3] (6) 

1 

К = 

1 d ⎛ 

н 

d ⎞ 

н 1 dн 

+ 1,15 ⋅ ⋅ lg ⎜ ⎟+ ⋅ 

α1 λме ⎝dвн ⎠ α2 

dвн 

, [2] (7) 

4. Температурный напор на выходе 

подогревателя, o C 

θ = t s – t 2 , (8)


В формулах использованы следующие 

обозначения: t s – температура насыщения в 

подогревателе; t ст – средняя температура стенки 

трубки; t к – средняя температура пленки 

ср 

конденсата; 

t в 

– средняя температура воды; 

dвн 

– внутренний диаметр трубки; 

λ 

к , 

ϑ 

к , 

µ 

K , 

Re к 

, 

Pr к 

– коэффициент теплопроводности, удельный 

объем, динамическая вязкость и числа Рейнольдса 

и Прандтля конденсата; 

λ 

в , 

Re в 

, 

Pr в 

– 

коэффициент теплопроводности и числа 

Рейнольдса и Прандтля воды; 

w 

в – скорость воды 

в трубках. 

В результате поверочного расчета 

определялась необходимая для заданного режима 

температура насыщения в подогревателе. 

По результатам расчетов на Рис.1 – 4 

построены графики изменения коэффициентов 

теплоотдачи и теплопередачи и температурного 

напора в зависимости от расхода сетевой воды 

при заданных температурах сетевой воды на входе 

и выходе и температуре пара на входе сетевого 

подогревателя. 

14500 

13500 

8200 

8100 

8000 

α 2,Вт/(м 2 *K) 

12500 

11500 

10500 

[1] 

[2] 

[3] 

α 1,Вт/(м 2 *K) 

7900 

7800 

7700 

7600 

[1] 

[2] 

[3] 

9500 

7500 

8500 

Gв, т/ч 

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 

Рис.1 Зависимость коэффициента теплоотдачи 

от трубки к воде от расхода сетевой воды. 

7400 

Gв, т/ч 

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 

Рис.2 Зависимость коэффициента теплоотдачи от 

конденсирующего пара к наружной поверхности 

труб от расхода сетевой воды. 

K,Вт/(м2*K) 

4900 

4700 

4500 

4300 

4100 

3900 

3700 

3500 

Gв, т/ч 

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 

Рис.3 Зависимость коэффициента 

теплопередачи от расхода сетевой воды. 

Анализируя рисунки можно сделать 

следующие выводы: 

1. Коэффициент теплоотдачи от трубки к воде 

α 2 

при всех расходах сетевой воды по 

методике [3] выше на 2,2÷2,5 % , чем по [1] и 

[2] (Рис.1). 

2. Коэффициент теплоотдачи от 

конденсирующего пара к наружной 

поверхности труб 

α1 

по [2] практически не 

зависит от расхода сетевой воды, в то время 

как по [1] и [2] существенно падает с ростом 

расхода воды, при этом расхождения при 

низких расходах воды превышают 6 % 

(Рис.2). 

[1] 

[2] 

[3] 

Температурный напор, Θ 

15 

14 

13 

12 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 

Gв, т/ч 

Рис.4 Зависимость температурного напора от 

расхода сетевой воды. 

3. Коэффициент теплопередачи по методике [2] 

в зависимости от расхода воды ниже на 

4,5÷8,1 % , чем по [1] и [3] (Рис.3). 

4. Температурный напор по методике [2] в 

зависимости от расхода воды выше на 

6,2÷17,9 % , чем по [1] и [3] (Рис.4). 

5. Результаты расчетов по методикам [1] и [3] 

близки между собой, небольшое расхождение 

имеется только при высоких расходах воды. 

По сложности расчетов наиболее простой 

является методика [3]. 


1. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменное 

оборудование ТЭС. – М.: Энергоатомиздат, 

1998. – 288 с. 

[1] 

[2] 

[3] 

242


2. Берман С.С. Расчет теплообменных 

аппаратов турбоустановок. М.:, Л.: 

Гоэнергоиздат 1962. –240 с. 

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: 

Учебник для вузов. – 6-е изд., перераб. – М.: 

Издательство МЭИ, 1999. – 472 с. 

4. Теплообменное оборудование 

паротурбинных установок. Отраслевой 

каталог 20-89-09 часть 1. -М.: 1989. 

ПРИМЕНЕНИЕ ОСВЕТВЛЕННОЙ ВОДЫ СИСТЕМЫ 

ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ ТРУБ ВЕНТУРИ 

Петин В.В., Мирошников С.Ф., Иванов С.А. 

Читинский государственный университет, Россия, г. Чита, ул. Александро- 

Заводская, 30 

E-mail: vvpetin82@mail.ru 

В настоящее время оборотные системы 

гидрозолоудаления наиболее актуальны с точки 

зрения экологии. Однако при эксплуатации таких 

схем возникает ряд специфических трудностей. 

Одной из них является образование минеральных 

отложений на внутренних поверхностях мокрых 

золоуловителей, в каналах ГЗУ при их орошении 

осветленной водой и гидротранспорте. 

При многократном использовании осветленной 

воды для мокрой очистки дымовых газов, 

вследствие контакта воды с золой и дымовыми 

газами происходит значительная ее 

минерализация. При этом содержание солей, в 

основном кальция-карбоната и полугидрата 

сульфита, может превышать предел их 

растворимости. 

В процессе очистки дымовых газов в мокром 

золоуловителе часть воды (11-15%), подаваемой 

на его орошение, испаряется, а в остальной воде 

дополнительно поглощается содержащиеся в золе 

свободная окись кальция и сульфаты и 

содержащиеся в дымовых газах серный и 

частично сернистый ангидрид. Это приводит к 

повышению концентрации в воде ионов Са и SO 4 , 

перенасыщению воды солями и кристаллизации 

их на внутренних орошаемых водой поверхностях 

диффузора трубы Вентури и каплеуловителя. 

Читинская ТЭЦ-1 введена в эксплуатацию в 

1965 году. Основным видом топлива тогда был 

бурый уголь Черновского месторождения. В 

настоящее время Черновское месторождение 

исчерпало себя и Читинская ТЭЦ-1 работает, в 

основном, на угле Харанорского месторождения 

Читинской области. При работе на углях 

Черновского месторождения система ГЗУ 

работала по оборотному циклу, и при переходе на 

другие топлива появились вышеизложенные 

проблемы, т.к. в золе углей Харанорского 

месторождения содержание свободной окиси 

кальция превышает 2000 мг-экв/кг золы. При 

транспортировании этой золы водой, содержащей 

бикарбонат кальция, образование отложений 

неизбежно. 

При переходе на сжигание Харанорского угля 

на Читинской ТЭЦ - 1 пришлось отказаться от 

оборотной системы водоснабжения 

золоуловителей по перечисленной выше 

проблемы и начали эксплуатацию системы 

практически по прямоточному циклу за 

исключением ГЗУ. Использование ответвленной 

воды для гидросмыва и транспортировки не 

повлияло на надежность станции. Однако в 

период осенне-зимнего максимума расход воды на 

орошение составляет около 1500 м 3 /ч, и учитывая, 

что вода забирается из о. Кенон, который не 

является техническим водоемом станция «терпит» 

убытки и наносит вред окружающей среде. 

Целью работы является сокращение 

водопотребления из о. Кенон. Решения данного 

вопроса возможно двумя путями: это переход на 

старую схему, т.е. на оборотную с использованием 

предварительной очистки, или смешение потоков 

осветленной и кенонской воды с целью снижения 

концентрации вредных веществ. Первый путь, 

перевод системы на оборотную, связан с 

большими капитальными и эксплуатационными 

затратами на установку по очистке осветленной 

воды. Второй путь – это смешение потоков на наш 

взгляд более предпочтителен ввиду отсутствия как 

капитальных, так и эксплуатационных затрат. Но 

следует отметить, что от первого метода 

достигается больший эффект по достижению 

поставленной цели, чем от второго. Поскольку, 

при очистке будет использована вся осветленная 

вода, а при смешении только ее часть. Далее 

задача сводиться к определению процентного 

отношения осветленной и кенонской воды. Для 

этого выполним ряд экспериментов и 

наблюдений. 

Наблюдения показали, летом отложений не 

образуется совсем. Зимой (с декабря - по февраль) 

образуются отложения (состав которых - 

небольшое содержание Са(ОН) и основное 

количество – СаСОз). Отложения образуются по 

пульпопроводу, тем самым, забивая трубопровод 

и насосы, а также образуются отложения на 

243


скрубберах, что создает значительные трудности в 

работе, а иногда и полную остановку работы 

системы ГЗУ. По трубопроводу осветленной воды 

отложений не обнаружено. Зимой карта ГЗУ до 

дна не промерзает (чуть больше 3 м) - это третья 

часть всей карты ГЗУ. Летом температура 

осветленной воды +50 °С, зимой +2,5° С, при 

такой температуре начинается забивка насосов. 

Отложения в трубопроводах и насосах 

осветленной воды образуются вследствие 

кристаллизации карбоната кальция или гидрата 

окиси кальция, когда осветленная вода, 

поступающая из бассейна золоотвала, пересыщена 

этими соединениями. 

В период работы на карте в условиях 

положительных температур, а также в период 

открытого водоема, непокрытого льдом, 

перенасыщение гидроксидом кальция может быть 

полностью ликвидировано за счет поглощения 

атмосферного углекислого газа. 

В замкнутых системах ГЗУ при эксплуатации 

системы на ТЭЦ в период отопительного сезона 

появление отложений в насосах осветленной воды 

и смывных насосах отмечено после 5 декабря, при 

температуре осветленной воды +4…+6 С 0 . Далее 

при понижении температуры осветленной воды до 

+2 °С образуются отложения. Данные отложения 

подвергались два раза в неделю очистке в насосах. 

При повышении температуры периодичность 

очистки снизилась до 1 раза в неделю, и 

отложения прекращались при достижении 

температуры осветленной воды +6…+8 °С. 

Характер отложений в скрубберах и 

шлакопроводах различный. Образование 

отложений в скрубберах происходит за счет 

взаимодействия свободной двуокиси кальция 

(вымытой из золы) с серным ангидридом, 

поступающем из дымовых газов, причем, если 

количество вымытого серного ангидрида больше 

эквивалентного количества вымытой из золы 

извести, происходит образование относительно 

хорошо растворимого в воде соединения 

бисульфита кальция. Если в воде, орошающей 

скруббера, растворяется больше извести, 

образуется плохо растворимый в воде сульфит 

кальция, который кристаллизуется на скрубберах. 

С целью предупреждения образования 

отложений в золоуловителях пришли к выводу, 

что подавать на их орошение, а также на 

орошение коагуляторов Вентури необходимо 

смесь осветленной и технической воды. В 

результате измерений установлено, что на 

орошение мокрых золоуловителей может быть 

добавлено 10-30% технической воды без 

нарушения водного баланса системы 

гидрозолоудаления, т.е. без необходимости сброса 

осветленной воды во внешние водоемы. Потери 

воды в системе гидрозолоудаления при этом 

практически полностью компенсируются только 

технической (сырой) водой, подаваемой на 

орошение золоуловителей, поэтому какие-либо 

другие сбросы посторонних вод в систему ГЗУ 

или в золошлакоотвалы не допустимы. 

Точное необходимое количество добавляемой 

технической воды предстоит определить в 

процессе специальных испытаний различных схем 

орошения, программа которых приводится ниже. 

Испытания схем орошения планируется 

провести на золоулавливающих установках котлов 

БКЗ-220-100 Читинской ТЭЦ-1 состоящей из 

четырех параллельно включенных скрубберов. 

Исследовать четыре различные схемы орошения 

при этом гидросмыв осуществлять осветленной 

водой: 

1) аппарат № I: орошение каплеуловителя 

кенонской водой; орошение трубы Вентури 

осветленной водой; 

2) аппарат № 2: орошение каплеуловителя 

осветленной водой; орошение трубы Вентури 

кенонской водой; 

3) аппарат № 3: орошение каплеуловителя и 

трубы Вентури смесью осветленной и 

технической воды в подходящем соотношении; 

4) аппарат № 4: орошение каплеуловителя и 

трубы Вентури кенонской водой. 

Общее количество воды, подаваемой на 

орошение одного золоуловителя, составляет в 

среднем 33 м 3 /ч, в том числе на орошение 

каплеуловителя около 6 м 3 /ч и на орошение трубы 

Вентури около 27 м 3 /ч. 

Исследования провести в различные времена 

года при сжигании в котлах твердого топлива, с 

учетом использование мазута на растопку и 

форсировку. Эксперимент в зависимости от 

времени года необходим ввиду того, что 

химический состав кенонской воды изменяется в 

течение года. В процессе исследований выполнять 

химические, анализы золоводяной пульпы, 

вытекающей из каждого из четырех 

золоуловителей котла, кенонской и осветленной 

воды. 

На основании данных химических анализов, 

соответствующих расчетов и наблюдений за 

работой мокрых золоуловителей определить: 

добавку кенонской воды в осветленную при 

условии перенасыщения орошающей воды солями 

и их выпадение внутри аппаратов; вывести 

экспериментальную зависимость данной добавки 

воды с учетом изменения химических свойств 

исходной воды в течении года и других факторов. 

Таким образом, основной задачей 

исследований в настоящее время является 

апробирование предлагаемой схемы группы 

экспериментов, что позволит наиболее 

эффективно и сравнительно недорого решетить 

перечисленные проблемы с использованием 

оборотной системы ГЗУ с добавкой в 

осветленную воду части технической (кенонской) 

воды. Применение смешения вод позволит 

понизить концентрацию ионов Ca 2+ и тем самым 

244


избежать отложений не только в орошающих 

устройствах, но и в самих золоуловителях. При 

этом повышается надежность котельной 

установки и станции в целом. 


1. Кропп Л.И., Харьковский М.С. Мокрое 

золоулавливание в условиях оборотного 

водоснабжения. – М.: Энергия, 1980, – 112 с. 

2. Энергетика и охрана окружающей среды / 

Под ред. Залогина Н.Г., Кроппа Л.И., 

Кострикова Ю.М. М.: Энергия, 1979, – 352 с. 

3. Информационное письмо №9-79. Опыт 

работы мокрых золоуловителей на 

осветленной воде оборотных систем 

водоснабжения гидрозолоудаления 

Молдавской ГРЭС. – М.: Союзтехэнерго, 

1979, – 12 с. 

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ АППРОКСИМАЦИИ 

ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 

Писарев А.В. 

Новосибирский государственный технический университет, Россия, г. Новосибирск, 

пр. К. Маркса, 20 

Моделирование – способ познания 

действительности. В теплоэнергетике широко 

применяется математическое моделирование для 

исследования свойств автоматических систем 

регулирования: зона устойчивости, вид 

переходного процесса и т.д. В настоящее время 

часто используется для математического 

моделирования программа Matlab, в частности 

Simulink. Для использования этого пакета 


аппроксимировать 

экспериментальную 

динамическую 

характеристику объекта регулирования. Но 

получение корректных результатов исследования 

систем напрямую связано с достоверностью 

модели разработанной на основе аппроксимации 

переходных характеристик объекта. Практика 

автоматизации 

теплоэнергетического 

оборудования показывает, что достаточно 

большое число объектов регулирования обладает 

переходной характеристикой с 

самовыравниванием, с динамическими 

k ,τ ,Т 

показателями 

а 

. Передаточная функция таких 

объектов в общем виде может быть представлена 

в виде сочетания апериодических звеньев и звена 

−τ 0s 

ke 

Wоб 

( s) 

= 

n 

( T1 

s + 1)( T2s 

+ 1) 

чистого запаздывания: 

. 

Анализ результатов моделирования большого 

числа автоматических систем регулирования 

(АСР) теплоэнергетических процессов показывает 

целесообразность аппроксимации объектов 

регулирования (ОР) в виде передаточных функций 

−τ 

0s 

−τ 

0s 

τ 

ke 

ke 

< 0,1 W ( s) 

= 

= 

T a 

( T1 

s + 1)( T2s 

+ 1) ( T1 

s + 1)( bT1s 

+ 1) 

для : 

, 

где 0 < 1 

−τ 0s 

τ 

Ke 

≥ 0,1 W ( s) 

= 

n 

T a 

( Ts + 1) 

и для - 

. 

К настоящему времени предложено довольно 

много различных методов аппроксимации 

типовых переходных характеристик объектов для 

получения аналитической записи модели. 

Многообразие методов аппроксимации ОР ставит 

задачу выбора оптимального по трудозатратам и 

показателям переходных процессов. С этой целью 

было проведено исследование нескольких методов 

τ 

< 0,1 

T a 

τ 

≥ 0,1 

аппроксимации для объектов с и . 

τ 

< 0,1 

T a 

Для объектов с рассматривались 3 метода: 

1. Ольденбурга – Сарториуса; 

2. Андерсона; 

3. «Кузбасс». 

Были получены передаточные функции: 

−6 

p 

0,75e 

W ( p) 

= 

(5,8 p + 1)(24 p + 1) 

1. 

; 

−6 

p 

0,75e 

W ( p) 

= 

(4,29 p + 1)(27,3 p + 1) 

2. 

; 

−6 

p 

0,75e 

W ( p) 

= 

(7,3 p + 1)(24,3 p + 1) 

3. 

. 

τ 

T a 

≥ 0,1 

Для объектов с - два варианта метода В. 

Стрейца. Исследование проводилось на примере 

типичной для теплоэнергетики автоматической 

системы регулирования (АСР) температуры 

перегретого пара котлоагрегатата. АСР 

представляет собой двухконтурную каскадную 

систему, в которой первый контур включает 

впрыскивающий пароохладитель и 

стабилизирующий регулятор. Динамическая 

характеристика объекта регулирования имеет 

τ 

< 0,1 

T a 

соотношение , которое определяется в 

основном инерционностью термопары. Были 

T a 

245


выполнены сравнительные исследования. С 

помощью программы Matlab на одном графике 

были построенычетыре кривые: исходная 

экспериментальная кривая; другие три кривые 

представляют переходные характеристики 

моделей объекта регулирования, которые 

описываются в виде передаточных функций, 

полученных при аппроксимации. 

Оценка результатов аппроксимации 

проводилась по трудозатратам и показателям 

переходного процесса в АСР с полученными 

моделями объекта. 

Затем была смоделирована одноконтурная 

автоматическая система регулирования, получены 

оптимальные настройки ПИД-регулятора. Для 

каждой модели объекта регулирования был 

получен переходный процесс и проведено 

ихсравнение почетырём параметрам, 

характеризующим качество переходного 

процесса: 

1. 

σ 

1 

динамическая оценка: ; 

2. интегральная квадратичная оценка: 

∞ 

∫ 

0 

2 

σ 1 

df 

; 

σ1 

−σ 

3 

ψ = 

σ1 

3. степень затухания: ; 

t 

4. время переходного процесса: nn 

. 

График переходной характеристики модели 

объекта регулирования, полученной методом 

«Кузбасс», является наиболее близким к 

экспериментальной кривой, а на некоторых 

участках совпадает с ней. 

Переходный процесс с лучшими показателями 

качества был получен также при использовании 

модели объекта регулирования с аппроксимацией 

методом «Кузбасс». Также данный метод является 

наименее трудоёмким. 

Можно сделать вывод, что аппроксимацию 

малоинерционных объектовцелесообразно 

выполнять по методу «Кузбасс». Для оценки 

τ 

≥ 0,1 

T a 

методов аппроксимации объектов с было 

проведено моделирование второго контура АСР 

температуры. 

Второй контур рассматриваемой АСР 

представляет собой собственно пароперегреватель 

и корректирующий регулятор с ПИД-законом 

регулирования. По переходной характеристике 

объекта регулирования корректирующего контура 

τ 

≥ 0,1 

было определено, что объект имеет . Для 

его аппроксимации использовался метод В. 

Стрейца. Этот метод используется для 

определения параметров передаточной функции 

объекта регулирования, описываемой n - звеньями 

с одинаковой постоянной времени T. Недостатком 

T a 

этого метода является неточность нахождения 

точки перегиба для проведения касательной при 

τ ,Т 

определении 

а 

. При изменении ординаты точки 

перегиба на ± 10% 

показатели времени 

запаздывания и постоянной времени изменяются 

на ± 30 − 40% 

. Поэтому были исследованы методы 

определения точки перегиба по ординате и по 

времени. 

С помощью программы Matlab на одном 

графике были построенытри кривые: исходная 

экспериментальная кривая; другие две кривые 

представляют переходные характеристики 

моделей объекта регулирования, которые 

описываются в виде передаточных функций, 

полученных при аппроксимации. При этом точка 

перегиба для проведения касательной была 

определена: 

1. по ординате, используя формулу: 

n 1 

( 1) ( 1) 

( ) [1 ∑ − r 

− n− 

n − 

hw 

Tw 

= k − e 

] 

r= 

0 r! 

; 

T = T( n −1) 

2. по времени: 

w 

. 

Были получены передаточные функции: 

−77 

p 

0,88 ⋅ e 

Wоб 

( p) 

= 

6 

(69 p + 1) 

1. 

; 

−43 

p 

0,88⋅ 

e 

Wоб 

( p) 

= 

6 

(76 p + 1) 

2. 

. 

График переходной характеристики модели 

объекта регулирования, полученный в случае, 

когда для аппроксимации точка перегиба 

определялась по времени, является наиболее 

близким к экспериментальной кривой. 

Была смоделирована одноконтурная 

автоматическая система регулирования 

инерционного контура, получены переходные 

процессы. Сравнивая полученные переходные 

процессы,исследовалась точность аппроксимации. 

Соотношение постоянных времени переходных 

характеристик объектов первого и второго 

Ta 

2 

> 4 

Ta1 

контуров позволяет рассматривать контура 

раздельно. 

Переходный процесс с лучшими показателями 

качества был определен при использовании 

модели объекта регулирования, когда для 

аппроксимации точка перегиба определялась по 


Следовательно, определение точки перегиба по 

времени даёт более точные результаты. 

Таким образом, приведённое исследование 

позволило определить методы аппроксимации 

объектов регулирования, которые целесообразно 

использовать при моделировании АСР с 

246


объектами регулирования, имеющими 

τ 

≥ 0,1 

T a 

. 

τ 

< 0,1 


1. Ротач В.Я. Программы определения 

передаточных функций объектов управления 

по переходным характеристикам // 

Теплоэнергетика, 1995, №11. – с.75 – 80. 

2. Новиков С.И. Практическая аппроксимация 

динамических характеристик объектов 

T a 

и 

управления 

теплоэнергетического 

оборудования. – Новосибирск: НГТУ, 2005. 

– 64с. 

3. Стефании Е. П. Основы расчёта настройки 

регуляторов теплоэнергетических процессов. 

Изд. 2 – е, перераб. М., «Энергия»,1972. – 

376с., ил. 

4. Наладка систем автоматического 

регулирования барабанных паровых котлов 

/А. С. Клюев, А. Т. Лебедев, С. И. Новиков. – 

М.: Энергоатомиздат, 1985. – 280с., ил. 

ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ 

ТЕПЛОТРУБОПРОВОДОВ ВО ВНЕШТАТНЫХ УСЛОВИЯХ 

Половников В. Ю. 

Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: polovnikov@sibmail.com 

Введение. 

На территории России проложено более 250 

тыс. км тепловых сетей. Наиболее 

распространенный тип прокладки теплопроводов 

– подземный, на долю которого приходится около 

90% общей протяженности, при этом основным 

способом прокладки является укладка труб в 

железобетонных каналах. Преимущественный тип 

применяемых теплоизоляционных материалов – 

изделия из минеральной ваты. 

Основными внештатными режимами работы 

теплопроводов канальной прокладки являются: 

эксплуатация теплотрубопроводов в условиях 

затопления каналов; 

эксплуатация трубопроводов, не имеющих 

тепловой изоляции (в этом случае окружающей 

теплопровод средой является воздух). 

Постановка задачи и математическая 

модель. 

Особо следует рассмотреть постановку задачи 

для трубопровода, погруженного в воду, так как 

она является достаточно сложной и требует 

некоторого пояснения. Рассматривается 

теплотрубопровод уложенный в железобетонный 

канал, заполненный водой. Под действием сил 

давления вода, окружающая трубопровод, 

проникает в пористую структуру тепловой 

изоляции. Влага, содержащаяся в порах 

теплоизоляционного материала, испаряется, а 

образовавшийся пар, вследствие роста давления, 

фильтруется в направлении к внутренней 

поверхности изоляции. Таким образом, в слое 

пористой теплоизоляции одновременно протекают 

процессы фильтрации пара и воды. При равенстве 

давления пара наружному давлению, равному 

сумме атмосферного и гидростатического, 

процессы фильтрации пара и воды прекращаются. 

В таком режиме на границе раздела паровой и 

водяной зон имеет место равенство скоростей 

испарения и конденсации. 

Математическая модель исследуемого явления, 

представлялась в виде системы 

дифференциальных уравнений теплопроводности 

для слоя изоляции и неразрывности для жидкой и 

газовой компонент. Также были введены 

дополнительные выражения для расчета скоростей 

фильтрации и испарения, а теплофизические 

характеристики тепловой изоляции при 

насыщении ее влагой рассчитывались как 

эффективные с учетом объемных долей каждой 

компоненты [1, 2]. 

Тепловые потери с трубопровода без изоляции 

оценивались с использованием известной 

методики [3]. 

Метод рения и исходные данные. 

Решение системы уравнений выполнялось 

методом конечных разностей [4]. При этом 

уравнение теплопроводности разрешено с 

использованием итерационной неявной 

разностной схемы, а уравнения сохранения массы 

разрешены с использованием схемы «неявный 

левый (правый) уголок». 

Анализ проводился для трубопровода с 

диаметром условного прохода 600 мм 

изолированного минеральной ватой (толщина 70 

мм). Подобная конфигурация теплотрубопровода 

является наиболее распространенной в РФ, что 

позволяет распространить результаты численных 

исследований на значительную часть тепловых 

сетей эксплуатируемых во внештатных условиях. 

Значение температуры в рассматриваемой области 

в начальный момент времени принималось 

247


равным: 10 0 К. Температура внутренней границы 

области решения принималась равной 90 0 С. 

Средняя температура окружающей среды по 

оценкам [5] принималась равной 26 0 С. 

Средние коэффициенты теплоотдачи для 

условий конвективного теплообмена 

определялись по критериальным уравнениям [6]. 

Максимально возможная объемная доля влаги в 

слое теплоизоляции, обусловленная открытой 

пористостью минеральной ваты [7], имеет 

значение 0,73. 

Результаты исследования. 

Результаты численного исследования тепловых 

потерь трубопровода, вышеописанной 

конфигурации, приведены в таблице. Анализ 

проводился для периода времени 

соответствующего выходу процесса на 

стационарный режим. 

Из-за крайней ограниченности сведений о 

температурных полях теплотрубопроводов 

работающих во внештатных режимах, оценка 

достоверности полученных результатов 

проводилась на основе выполнения условий 

баланса энергии на границах области решения. 

Погрешность по балансу энергии во всех 

вариантах расчета не превысила 0.5 %, что можно 

считать приемлемым при оценке тепловых потерь 

трубопроводов, эксплуатируемых во внештатных 

режимах. 

Таблица. Результаты численного анализа. 

Вариант расчета 

Тепловые 

потери, 

Вт/м 

СНиП 41-03-2003 [8] 104.0 -- 

Затопленный канал 

тепловой сети 

(изоляция увлажнена 

до максимального 

значения) 

Трубопровод без 

тепловой изоляции 

(окружающая среда – 

воздух) 

896.1 8.6 

729.7 7.0 

Отклонение 

от СНиП 

41-03-2003 

[8], ед. 

Из данных таблицы видно, что тепловые 

потери теплопроводов при их эксплуатации во 

внештатных условиях значительно превышают 

нормативные показатели. Так для условий 

затопления это превышение составляет 8.6 раза, а 

для трубопровода без изоляции (окружающая 

среда – воздух) – 7.0 раз. 

Помимо этого можно выделить следующие 

основные выводы по проведенному исследованию 

[1, 2]: 

тепловые потери трубопроводов во 

внештатных условиях значительно превышают 

нормативные значения; 

основной причиной интенсификации процесса 

потери тепловой энергии при затоплении каналов 

теплосетей является резкое увеличение 

теплопроводности изоляции при насыщении ее 

влагой; 

применение двумерной модели теплопереноса 

не приводит к значительному уточнению 

результатов и возможно использование 

одномерной модели рассматриваемой системы для 

оценки тепловых потерь трубопроводов, 

находящихся в условиях затопления; 

величина потерь тепловой энергии 

трубопровода, находящегося в условиях 

частичного погружения в воду, 

прямопропорциональна возрастанию степени 

затопления канала теплотрассы водой; 

при работе теплопроводов в условиях 

затопления область решения задачи можно 

ограничить внешней поверхностью 

теплоизоляции; 

процесс насыщения тепловой изоляции влагой 

носит нестационарный характер и зависит от 

проницаемости изоляции и перепада давлений; 

учет наличия эффекта испарения влаги в слое 

теплоизоляционного материала позволяет заметно 

уточнить величину тепловых потерь; 

тепловые потери теплотрубопровода без 

изоляции близки к потерям теплопроводов, 

эксплуатируемых в условиях затопления. 

Заключение. 

Полученные результаты позволяют сделать 

вывод о перспективности использования 

разработанной модели и методики численного 

анализа для оценки масштабов тепловых потерь 

на магистральных трубопроводах, работающих во 

внештатных условиях. 

Работа выполнена при финансовой поддержке 

Российского фонда фундаментальных 

исследований и Администрации Томской области 

(гранд № 05-02-98006 конкурс р_обь_а 

«Математическое моделирование процессов 

теплопереноса в объектах теплоснабжения с 

учетом взаимодействия с окружающей средой») 


1. Кузнецов Г.В., Половников В.Ю. Тепловые 

потери магистральных трубопроводов в 

условиях полного или частичного затопления 

// Известия высших учебных заведений. 

Проблемы энергетики. – 2006. – №3–4. – С. 3 

– 12. 

248


2. Кузнецов Г.В., Половников В.Ю. 

Математическая модель теплопереноса в 

насыщенной влагой изоляции 

магистрального теплотрубопровода с учетом 

испарения и фильтрации пара // Деп. в 

ВИНИТИ, 09.10.2006. № 1251 – В2006. 

3. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые 

сети. – М.: Издательство МЭИ, 1999.- 472 с. 

4. Пасконов В. М., Полежаев В. И., Чудов Л. А. 

Численное моделирование процессов тепло – 

и массообмена. – М.: Наука, Главная 

редакция 

физико-математической 

литературы, 1984. – 288 с. 

5. Витальев В. П. Бесканальные прокладки 

тепловых сетей. М.: Энергоатомиздат, 1983. – 

280 с. 

6. Уонг Х. Основные формулы и данные по 

теплообмену для инженеров. – М.: 

Атомиздат, 1979.- 216 с. 

7. Васильев Л. Л., Танаева С. А. 

Теплофизические свойства пористых 

материалов. – Минск: Наука и техника, 1971. 

– 268 с. 

8. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов. М.: Изд-во 

стандартов, 2004. – 25 с. 

ВЫРАБОТОЧНЫЕ СВОЙСТВА МЕДИЦИНСКОГО ТАРНОГО СТЕКЛА 

Пономарева Е.А., Намятова С.С., Власова С.Г. 

Уральский государственный технический университет-УПИ, Россия, ул.Мира,19 

E-mail: htss@fsm.ustu.ru 

При производстве изделий из стекла большое 

внимание уделяется процессу варки стекломассы, 

который необходимо вести при оптимальном 

температурном режиме. Повышение температуры 

варки приводит, с одной стороны, к 

интенсификации процессов стекловарения. С 

другой стороны, наблюдается значительный износ 

огнеупорной кладки печи, увеличивается расход 

топлива, возникают проблемы эффективного 

охлаждения стекломассы до температур 

выработки, продукты горения обогащаются 

токсичными соединениями, загрязняющими 

окружающую среду. На производстве возникает 

необходимость поиска новых решений по 

снижению температуры варки. Одним из таких 

способов является изменение химического состава 

стекла. 

Цель работы – подобрать химический состав и 

рассчитать для него выработочные и физикохимические 

свойства оранжевого светозащитного 

стекла, используемого для медицинской тары, с 

тем, чтобы снизить температуру варки. 

Из стекла марки ОС-1 изготавливают 

медицинскую тару. Основные требования к 

медицинским стеклам сводятся к тому, чтобы они 

не взаимодействовали с содержащимися в них 

лекарствами. При хранении лекарственных 

препаратов не должно происходить изменение их 

свойств или выделение осадков. Поэтому одно из 

основных требований - высокая химическая 

устойчивость. К стеклу предъявляются требования 

и по светозащитным характеристикам, так как 

солнечный свет разлагает некоторые препараты. 

Определяющими критериями технологической 

эффективности состава тарного стекла являются 

температурная зависимость вязкости и 

рассчитываемый на ее основе комплекс 

характеристических температур и выработочных 

индексов. 

В работе были рассчитаны характеристические 

температуры по методу М.В.Охотина [1,3] для 

стекол марки ОС-1, в том числе – температура 

варки. Первое стекло имеет состав по ГОСТ 

19808-86 «Стекло медицинское. Марки», 

температура варки для него составляет 1540 О С. 

Для того, чтобы снизить температуру варки, в 

стеклах следующих составов, №2 и №3, в 

пределах допустимого изменили содержание 

тугоплавких оксидов SiO 2 , Al 2 O 3 , а также 

щелочных и щелочно-земельных. Составы стекол 

приведены в таблице 1. Расчетная температура 

варки стекла №3 составила 1518 o C. 

Сравнительная характеристика по 

выработочным свойствам стекол трёх составов 

представлена в таблице 2, построены 

температурные зависимости вязкости для всех 

стекол. 

Также был произведён расчёт выработочных 

индексов стекла (таблица 3). Стекло считается 

пригодным для выработки на 

высокопроизводительных IS-машинах, если 

температурный интервал формования (WRI) 

находится в пределах 170-180 о С. Рекомендуемый 

интервал RMS лежит в пределах (104-110) %. 

Стекло не склонно к кристаллизации, т.к. значение 

D имеет положительное значение. Полученные 

индексы согласуются с заданными интервалами. 

Для всех составов рассчитаны по методам 

Аппена, Шарпа и Гинтнера и др.[1] либо 

определены опытным путем [2] тепловые и другие 

физико-химические свойства (указаны значения 

для исследуемого стекла состава 3, имеющего 

наименьшую температуру варки): теплоемкость - 

0.86 кДж/кг⋅ о С, теплопроводность - 0.93 Вт/м⋅ о С, 

термический коэффициент линейного расширения 

249


- 80⋅10 -7 1/ о С показатель преломления - 1.511, 

модуль упругости - 69949 МПа, предел прочности 

при сжатии – 995.5 МПа, при растяжении – 81.3 

МПа, плотность составила 2.47 г/см 3 . Образцы 

исследовали на химическую устойчивость [2]. 

Результаты экспериментов показали, что стекла 

можно отнести к классу устойчивых стекол (III 

гидролитический класс). 

Таким образом, стёкла трех составов 

удовлетворяют всем необходимым требованиям, 

предъявляемым к тарному стеклу, по 

выработочным и физико-химическим свойствам. 

Для получения оранжевого стекла 

использовали мазут вместо традиционного 

восстановителя – угля. Мазут выгодно 

использовать с экономической точки зрения: 

являясь основным технологическим топливом на 

заводе, он всегда есть в наличии, имеются 

резервуары для хранения, нет необходимости в 

его обработке (как для угля), а значит нет 

дополнительных энергозатрат. 

Результаты экспериментов показали, что 

переход на мазут не сказывается отрицательно на 

светопрозрачности и других свойствах 

Таблица 1 – Химический состав стекол (масс.%) 

Составы SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Na 2 O Fe 2 O 3 SO 3 Т варки 

1 73.0 2.5 7.0 3.0. 14.5 не регламен. 1540 О С 

2 72.54 1.87 10.11 0.64 14.42 0.36 0.06 1523 О С 

3 72.5 2.3 6.27 4.18 14.75 не регламен. 1518 О С 

Таблица 2- Характеристические температуры стекол 

Вязкость, lg η Характеристическая температура Температура, о С 

Пз 

состав 

№1 

состав 

№2 

состав 

№3 

10 2 2 Температура варки 1540 1523 1518 

10 3 3 Температура отрезанной капли 1233 1220 1219 

10 4 4 Температура формования, выработки 1049 1040 1039 

10 7.65 7.65 Точка Литтлтона 724 723 720 

10 9 9 Температура текучести 659 658 657 

10 10 10 Температура, при которой еще возможна 627 626 624 

деформация 

10 11 11 Температура размягчения 599 597 596 

10 13 13 Высшая температура отжига 548 548 547 

10 13.3 13.3 Температура стеклования 541 541 540 

10 14.5 14.5 Низшая температура отжига 517 517 516 

Таблица 3- Выработочные индексы стекол 

Индекс 

Состав 

№1 

Состав 

№2 

Состав 

№3 

WRI (температурный интервал формования), o C 176.0 174.8 173.5 

RMS (относительная скорость стеклоформующей машины), % 107.1 107.0 106.6 

D (индекс кристаллизации), o C 5.9 4.8 3.5 

G (температура капли), o C 1199.2 1194.8 1188.6 

стекла. 

На основании приведенных данных можно 

сделать вывод, что небольшая добавка оксидов 

Na 2 O и MgO в состав стекла и снижение 

содержания SiO 2, Al 2 O 3 в допустимых 

пределах практически не меняют свойств тарного 

стекла, варочные и эксплуатационные 

характеристики не ухудшаются, но температура 

варки при этом снижается на 20-25 о С. 


1. Матвеев М.А., Матвеев Г.М., Френкель Б.Н. 

Расчеты по химии и технологии стекла. 

Справочное пособие. -М.:Стройиздат, 1972. 

240 с. 

2. Гулоян Ю.А. Технология стекла и 

стеклоизделий. Учебник для средних 

специальных учебных заведений. 

М.:Стройиздат, 2003. 479 с. 

3. Жерновая Н.Ф., Онищук В.И. Метод расчета 

технологических и физико-химических 

свойств тарных стекол // Стекло и керамика. 

2001. № 12. С.6-8. 

250


МОНОТОННОСТЬ РАЗНОСТНОЙ СХЕМЫ И.В. ПЕТУХОВА В ЗАДАЧАХ 

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 

Попов Д.А., Гольдин В.Д. 

Томский государственный университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 37 

E-mail: vdg@math.tsu.ru 

При решении задач математической физики 

методами конечных разностей помимо требований 

аппроксимации и устойчивости необходимо 

выполнения еще и условия монотонности. 

Например, если решение дифференциальной 

задачи монотонно возрастает по какой-либо 

координате, то и решение разностной задачи 

также должно монотонно возрастать. Для 

монотонности разностной схемы необходимо 

выполнение некоторых условий для 

коэффициентов разностных операторов. Для 3-х 

точечных разностных схем такие свойства 

сформулированы в теореме А. А. Самарского 

«Принцип максимума» [1]. 

Теорема(Принцип максимума): Пусть дан 

разностный 

оператор 

L 

h 

= Aiu 

i−1 − Ciui 

+ Biui+ 

1 

= Di 

с 3-х 

диагональной матрицей, у которой 

Ai 

, Bi 

, Ci 

> 0 C 

и 

i 

− Ai 

− Bi 

≥ 0 

(диагональное 

преобладание), 

D i 

< 0 D 

( i 

> 0 

) 

i = 1, 

N −1 

(во 

u 

внутренних узлах). Тогда сеточная функция 

i - 

решение разностной задачи, отличное от 

постоянной, не может принимать наименьшего 

отрицательного (наибольшего положительного) 

значения во внутренних узлах. 

Можно показать, что, если разностный 

оператор имеет 3-х диагональный вид и 

удовлетворяет данной теореме, то решение такой 

задачи будет монотонным. 

Рассмотрим применение разностной схемы 

И.В. Петухова [2] для следующей краевой задачи: 

2 

⎧∂u 

∂ u 

⎪ = a , t ≥ 0, x ∈[0,1] 

2 

⎪ 

∂t 

∂x 

⎨u( 

x,0) 

= 0 

⎪∂u 

⎪ (0, t) 

= 0, u(1, 

t) 

= 1 

⎩∂x 

(1) 

Уравнение теплопроводности эквивалентно 

системе: 

⎧ ∂u 

∂s 

⎪ = a , 

∂t 

∂x 

⎨ 

⎪ ∂u 

s = 

⎩ ∂x 

(2) 

0= x ... 1 

Введем равномерную сетку 

0 

< x1 

< < xN 

= 

0 = t ... 

и 

0 

< t1 

< x x h 

; 

i 

− 

i −1 

= t − = τ 

, j 

t j−1 

. 

j 

u 

i 

= u( xi 

, t 

j 

) 

Обозначим 

. 

Проинтегрируем первое уравнение системы на 

[ x , ] 

отрезке i 

x i+ 1 

, используя формулу Симпсона: 

h ∂u 

∂u 

∂u 

j j 

( + 4 + ) = a( 

si+ 

1 

− si 

) 

6 ∂t 

∂t 

∂t 

i+ 

1 

i+ 

1 

2 

Для интегрирования второго уравнения 

воспользуемся двумя вариантами формулы 

Симпсона. По первому из них получим : 

j j ah j j 

j 

u 

i + 1 

− u 

i 

= ( s 

i 

+ 4 s 

1 

+ s 

i 1 

) 

i + 

+ 

6 

2 

По второму: 

2 

j j h j j h ∂u 

∂u 

ui+ 

1 

− ui 

= a ( si 

+ si+ 

1) 

− ( − 

2 

12 ∂t 

∂t 

i 

i+ 

1 

В итоге получаем следующую систему: 

2 

⎧ h j j h ∂ u ∂ u 

⎪ a ( s 

i 

+ s 

i + 1 

) − ( − ) 

⎪ 

2 

12 ∂ t ∂ t 

i + 1 

i 

⎪ 

ah j 

j 

j 

⎪ 

= ( s 

i 

+ 4 s + 

+ 1 

s 

+ 

) 

i 

i 1 

⎨ 

6 

2 

⎪ h ∂ u ∂ u ∂ u 

⎪ ( + 4 

+ ) = 

⎪ 

6 ∂ t x ∂ t 

∂ 

i + 1 x t 

i + 1 

x 

i 

2 

⎪ 

j 

j 

⎪⎩ 

= a ( s 

i + 1 

− s 

i 

) 

Заменим значения функции в средней точке 

j j−1 

j 

u i 1 

, u 

+ i+ 

1 

s i + 1 

2 2 , 2 их выражениями через узловые 

значения следующим образом: 

j,( 

j−1) 

j,( 

j−1) 

j,( 

j−1) 

j,( 

j−1) 

j,( 

j−1) 

ui+ 

1 

− ui 

si+ 

1 

− si 

u 

h 

i 1 

= 

− 

+ 

2 2 

8 

j j j j 

j 3u 

i+ 

1 

− 3u 

i 

si+ 

1 

+ si 

si 

1 

= − 

+ 

2 2h 

4 

Эти выражения имеют 4-ый порядок 

аппроксимации. Подставив последние выражения 

в систему и заменив производные по времени 

разностными соотношениями, после 

тождественных преобразований получим схему И. 

В. Петухова: 

⎧6A 

j 6A 

j 6A 

j −1 

6A 

j −1 

j −1 

j 

⎪ ui 

+ 1 

+ ui 

− ui 

+ 1 

− ui 

+ A( 

si 

+ 1 

− si 

h h h h 

⎪ 

j j 

⎨ 

= (1 + A)( 

si 

+ 1 

− si 

) 

⎪ 

j j j−1 

j −1 

h j j 

⎪(1 

+ A)( 

ui 

+ 1 

− ui 

) − A( 

ui 

+ 1 

− ui 

) = ( si 

+ 1 

+ si 

), 

⎩ 

2 

−1 

) = 

= 

i 

) 

(3) 

251


2 

h 

A = 

где 12 aτ 

. 

Начальные и граничные условия имеют вид: 

0 

u = 0, ∀i 

= 1, N −1 

s 

i 

j 

0 

= 0, 

∀j 

≥ 0 

j 

u 

N 

= 0, ∀j 

≥ 0 

(4) 

Для исследования монотонности схемы 

приведем ее к 3-х точечному виду. Исключив 

j 

s i 

j 

si 

+ 1 

и из системы, получим: 

a 

iui−1 − ciui 

+ biui+ 

1 

= d 

i 

, где 

2 

( A+ 

1) −3A 

ai 

= bi 

= > 0; 

h 

2 

( A + 1) + 3 A 

ci 

= 2 

> 0; ci 

− a 

i 

− bi 

> 0; 

h 

⎛ A−2 

j−1 

A+ 

4 j−1 

A−2 

j−1 

di 

= A⎜ 

ui 

+ 1 

−2 

ui 

+ ui 

−1 

+ 

⎝ h h h 

1 j−1 

j−1 

⎞ 

+ ( si 

+ 1 

−si 

−1 

)⎟ 

2 ⎠ (5) 

d 

Из (5) видно, что знак правой части 

i может 

быть любым и зависит от А и от решения на 

предыдущем шаге по времени. 

Рассмотрим выражение (5) при h → 0 . Для 

этого разложим искомые функции по формуле 

x 

Тейлора в окрестности 

i . Получим: 12 2 

∂ u 

d 

( 1) O( 

h 

3 

i 

= − ui 

+ h A − + ) 

2 

h 

dx 

Из анализа дифференциальной задачи (1) 

2 

∂ u 

u > 0, 

> 0 

2 

следует, что dx , поэтому при A < 1 

d < 0 

будет i 

и схема (3) – монотонна. 

Этот факт можно подтвердить можно 

подтвердить и для конечного значения h. Найдем 

решение разностной задачи (3), (4) на 1-ом шаге 

по времени ( 

j = 1 

). Так как начальное условие 

имеет вид 

0 

u i 

= 0 , i = 1, N −1 

, то система (1) 

будет однородной. Следовательно, ее решение 

имеет вид [3, гл. 20 п. 20.3-5]: 

1 i i 1 

i 

i 

ui 

= c1λ 1 

+ c2λ2 

, si 

= D1λ1 

+ D2λ2 

, 

(6) 

где 

1+ 

σ 1− 

σ 3A 

λ1 = , λ2 

= , σ = < 1 

1− 

σ 1+ 

σ A + 1 

2 3 A 

2 3 A 

D 

2 

= − c 2 

; D 

1 

= c 1 

h 

h 

; 

i 

Постоянные 

c1 

и 

c2 

определяются из 

граничных условий (4). Таким образом получаем 

решение: 

i i 

1 λ 

1 

+ λ 

2 

u 

i 

= 

N N 

λ 

1 

+ λ 

2 

(7) 

Очевидно, что решение (7) является 

монотонным. 

Теперь воспользуемся полученным решением 

на 1-ом шаге для исследования монотонности на 

2-ом шаге. Подставим общий вид решения (5) в 

правую часть (4) . И в итоге после некоторых 

преобразований получим: 

i 

i 

⎛ − ⎞ ⎛ + ⎞ 

= 12 A 1 c 

1λ 

1 

c 

2 

λ 

2 

d ⎜ ⎟ 

⎜ 

⎟ 

i 

⎝ A + 1 ⎠ ⎝ h (1 − σ 

2 ) ⎠ 

Из последнего выражения видно, что при А>1 

d 

i 

становится положительным. Таким образом, 

условия теоремы Самарского нарушаются, и 

решение разностной задачи может стать 

немонотонным уже на 2-ом шаге по времени. 

После проведения численных экспериментов 

было получено, что решение задачи (1) , (2) 

становится немонотонным на втором шаге по 

времени (Рис.1). 

Рис. 1 

Вывод: выше было показано, что условие 

А>1 является условием немонотонности схемы. 

Заметим, что это условие распространяется на 

граничные условия любого типа, так как 

выражение (7) положительно при А>1 для любых 

c1 

и 

c 

2 , которые и определяются из граничных 

условий. 


1. Самарский А.А. Теория разностных схем. 

2. Гольдин В.Д., Еркина Е.В. Применение 

метода И. В. Петухова к решению задачи 

Коши и краевой задачи для обыкновенных 

дифференциальных 

уравнений// 

Исследования по баллистике и смежным 

вопросам механики. Вып. 4, 2001, стр.56-58. 

3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике 

для научных работников и инженеров. М: 

Наука, 1977. 

252


ГИПСОСОДЕРЖАЩИЕ ВЯЖУЩИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. 

Редлих В.В., Аниканова Л.А., Аниканов А.С. 

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, 

г.Томск, пл.Соляная, 2 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail: www.redlih_v@mail.ru 

В последние годы отмечается рост 

популярности теплоизоляционных материалов с 

использованием гипсосодержащих вяжущих. Рост 

популярности обусловлен тем, что сырье для 

производства таких материалов не является 

дефицитным, отличатся малой энергоемкостью и 

требует более низких капиталовложений. 

Гипсосодержащие материалы являются 

безопасными, обладают хорошими тепло- и 

звукоизоляционными 

свойствами, 

характеризуются повышенной огнестойкостью и 

невысокой средней плотностью. При этом 

отмечается способность к регулированию 

микроклимата, т.к. гипс обладает способностью 

отдавать и поглощать влагу из воздуха. 

В настоящее время в России применяют 

теплоизоляционные материалы с использованием 

строительного гипса, в то время как в Европе 

большое распространение получили материалы с 

использованием технического гипса, 

представляющего собой смесь нескольких 

модификаций гипсовых вяжущих. 

На кафедре «Строительные материалы и 

технологии» Томского архитектурностроительного 

университета проводятся научные 

исследования по разработке рецептур 

модифицированных гипсовых вяжущих с целью 

регулирования их свойств и получения 

теплоизоляционных материалов на их основе. В 

качестве модифицированных гипсовых вяжущих 

использовались: строительный гипс и отход 

производства плавиковой кислоты 

(фторангидрит), нейтрализованный карбонатной 

мукой, известью-пушонкой и золой ТЭЦ, а также 

активаторы твердения ангидрита. 

Химический состав фторангидрита 

представлен нерастворимым ангидритом (80% 

CaSO 4 ) и 0.5-5.0% CaF 2 , 1.5-4% SiO 2 , 1.5% R 2 O 3 . 

Химический состав карбонатной муки 

представлен следующими компонентами: 1.2% 

H 2 O, 45.0% CaO, 4,7% Fe 2 O 3 , 0,1% Na 2 O, 6.2% 

SiO 2 , 1.6% Al 2 O 3 , 3.8% MgO, 0.1% K 2 O. 

Химический состав золы ТЭЦ представлен 

следующими компонентами: 47.3% SiO 2 , 2.23% 

TiO 2 , 15.48% Al 2 O 3 , 19.45% Fe 2 O 3 , 5.18% CaO, 

0.66% FeO, 0.68% MgO, 0.34% K 2 O, 0.27% Na 2 O. 

Известно, что величина pH суспензий сульфата 

кальция играет важную роль в процессах его 

растворения, гидратации и кристаллизации. 

Наиболее оптимальными являются такие условия 

гидратации, при которых pH в начальные сроки 

гидратации находится в слабокислой области 

(pH= 5.3-5.7), переходящей в дальнейшем в 

нейтральную среду. Если величина pH 

гидратирующегося вяжущего в начальные сроки 

меньше 4.0, то такой материал не достигает 

нейтральной среды и в длительные сроки 

твердения имеет низкую прочность. 

Нами отмечено, что фторангидрит с pH< 4 

самостоятельными вяжущими свойствами не 

обладает. 

Прочностные характеристики вяжущего, 

нейтрализованного карбонатной мукой и 

известью-пушонкой существенно не отличаются. 

Так при нейтрализации кислого фторангидрита 

карбонатной мукой прочность образцов 

кубиков с размерами 2*2*2 см в возрасте 14 суток 

составила 

0.5 МПа, при нейтрализации известьюпушонкой 

– 0.4 МПа. Образцы с добавкой золы 

ТЭЦ прочностными свойствами не обладают. Для 

повышения прочностных характеристик 

использовались добавки строительного гипса и 

добавки Na 2 SO 4 и K 2 SO 4 . Разработанные составы 

и их прочностные характеристики представлены в 


Таблица 1. Прочностные характеристики 

гипсосодержащих вяжущих 

№ Соотношение компонентов Прочность на 

Фторангидрит Содержание 

сжатие, 

R сж , МПа 

1 

2 

3 

4 

5 

100 

99.5 

99.0 

95.0 

90.0 

Na 2 SO 4 

- 

0.5% 

1.0% 

5.0% 

10.0% 

0.17 

0.37 

0.43 

1.5 

1.4 

Таблица 2. Прочностные характеристики 

гипсосодержащих вяжущих 

№ Соотношение компонентов Прочность 

Фторангидрит 

Содержа 

ние 

K 2 SO 4 

на сжатие, 

R сж , МПа 

253


1 

2 

3 

4 

99.5 

99.0 

95.0 

90.0 

0.5% 

1.0% 

5.0% 

10.0% 

0.23 

0.2 

0.15 

0.29 

Из полученных результатов следует что 

влияние Na 2 SO 4 и K 2 SO 4 носят экстремальный 

характер. Увеличение содержания добавки 

Na 2 SO 4 от 0,5% до 5,0 % приводит к некоторому 

повышению прочности полученных образцов, 

дальнейшее увеличение добавки Na 2 SO 4 до 10 % 

приводит к снижению прочностной 

характеристики. 

Введение K 2 SO 4 с 0,5 – 2,0 % приводит к 

повышению прочности образцов 

с 2,3 мПа – 3,7 мПа. Дальнейшее увеличение 

добавки снижает прочностные характеристики. 

Из Таблицы 2. и из визуального осмотра 

образцов следует что оптимальным количеством 

добавки следует считать введение в систему 2% 

Na 2 SO 4 , поэтому дальнейшие исследования 

проводились на образцах состоящих из 

смешанного вяжущего (ФТА + Гипс) с введением 

2% Na 2 SO 4 и K 2 SO 4 . 

Полученные результаты приведены в таблице 

3. 

Таблица.3. Прочностные характеристики 

смешанного вяжущего с использованием добавок 

Содержание добавки R сж 

и гипса % 

МПа 

Натрий сернокислый Na 2 SO 4 

ФТА + 15%гипс + 2% 

добавки 0,73 

ФТА+50%гипс 

+ 2% добавки 1,28 

ФТА + 60% гипс + 

2% добавки 1,23 

Калий сернокислый K 2 SO 4 

ФТА + 15%гипс + 2% 

добавки 0,35 

ФТА + 50%гипс + 


ФТА + 60%гипс + 


Из полученных результатов следует что с 

повышением содержания строительного гипса в 

системе ( ФТА + Гипс ) при постоянном 

содержание добавки ( 2% Na 2 SO 4 ) отмечено 

повышение прочностных характеристик образцов 

с 0,73 МПа – 1,23 МПа 

Введение добавки K 2 SO 4 в смешанное 

вяжущее, также повышает прочностные 

характеристики системы при увеличении 

строительного гипса с 15 до 60% 

При этом прочностные характеристики 

увеличиваются в 3 раза. 

Изучение процессов структурообразования 

проводилось методом рентгенофазового анализа в 

системе (гипс + фторангидрит +вода). 

Результаты рентгенофазового анализа системы 

(гипс + фторангидрит + вода) приведены в 


Таблица 4. Рентгенофазовый анализ системы 

(гипс + фторангидрит + вода) 

№ пика d, Ǻ 

Идентифицируемое 

вещество 

1 3,774 CaSO 4 * 2 Н 2 О 

2 2,867 CaSO 4 * 2 Н 2 О 

3 2,679 CaSO 4 * 2 Н 2 О 

4 1,896 CaSO 4 * 2 Н 2 О 

5 1,868 CaSO 4 * 2 Н 2 О 

6 1,360 CaSO4 

7 1,198 CaSO4 

Анализ полученных данных показывает, что 

формирование структуры твердения системы 

(гипс + фторангидрит + вода) происходит 

преимущественно за счет протекания реакций 

гидратации водорастворимого ангидрита, 

находящихся в составе фторангидрита, а также 

полугидрата сульфата Ca. Частички 

нерастворимого ангидрита, находящиеся в 

системе практически не гидратируются и 

выполняют армирующую роль. 

По результатам научно исследований можно 

сделать следующие выводы : 

1. Для получения гипсосодержащих материалов 

целесообразно использовать смешанное 

вяжущее состоящее из строительного гипса и 

фторангидрита. 

Отмечено что использование таких вяжущих 

позволяет регулировать прочностные 

характеристики смеси. Использование только 

гипсосодержащих отходов нецелесообразно в 

связи с отсутствием вяжущих свойств. 

2. С целью улучшения вяжущих свойств 

гипсосодержащих отходов было изучено 

влияние добавок Na 2 SO 4 и K 2 SO 4 на 

прочностные характеристики фторангидрита. 

Отмечено что влияние добавок носит 

экстремальный характер, при этом 

существенного повышения прочности не 

происходит. 

3. С целью получения смешанного вяжущего с 

регулируемыми свойствами было изучено 

влияние вышеуказанных добавок на 

прочностные характеристики смешанных 

вяжущих. Отмечено что введение добавок 

254


Na 2 SO 4 и K 2 SO 4 до 2 % от общей массы 

вяжущего повышает его прочностные 

характеристики. 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДА ВИХРЯ В СОСУДЕ С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ 

КРЫШКОЙ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 

Сентябов А.В. 

Политехнический Институт Сибирского Федерального Университета 

Россия, г. Красноярск, Киренского 26 

E-mail: andre_deadman@mail.ru 

Вихревые течения широко распространены в 

природных явлениях (смерчи, циклоны, 

водовороты) и технологических процессах 

(вихревой след за крылом самолета, в гидро- и 

газотурбинных установках, двигателях 

внутреннего сгорания, промышленных топках, 

циклонных аппаратах). Образование 

концентрированных вихрей сопровождается 

такими эффектами, как распад вихря и прецессия 

вихревого ядра. Эти явления с трудом подаются 

теоретическому описанию, что приводит к 

необходимости опираться при проектировании и 

исследовании на многочисленные эксперименты. 

В настоящее время расширяются возможности по 

исследованию таких явлений с помощью 

численного моделирования течения жидкости. 

В данной работе проводится исследование 

распада вихря в сосуде с вращающейся крышкой 

(рис. 1, 2). Эта задача является канонической и 

имеет практическое значение, в частности, для 

лабораторного моделирования торнадо и 

выращивания кристаллов методом Чохральского. 

Закрученное течение с концентрированным 

вихрем на оси цилиндра образуется путем 

вращения крышки с угловой скоростью Ω. От 

крышки вращательное движение за счет сил 

трения передается жидкости, а разрежение на оси 

вращения приводит к появлению осевого 

движения жидкости к центру вращающегося диска 

и возвратного течения у стенок цилиндра. При 

определенных режимах возможен распад вихря на 

оси цилиндра. В работах Vogel и Escudier было 

показано, что характер распада вихря зависит от 

числа Рейнольдса Re = ΩR 2 /ν и отношения H/R, 

где H – высота, а R – радиус. В зависимости от 

этих параметров Escudier /1/ была построена карта 

режимов, дополненная в последующих работах. 

Доминирующим типом распада является 

пузырьковый с одним пузырьком. Внутри зоны 

однопузырькового распада лежит область 

существования двух пузырей, и в очень узком 

диапазоне параметров возможно появление трех 

пузырей. При повышении числа Рейнольдса 

картина становится неустойчивой, причем, в 

зависимости от отношения H/R эта 

неустойчивость проявляется различным образом. 

При H/R< 3 начинаются осесимметричные 

колебания, а при H/R > 3.1 – прецессия вихря 

вокруг оси. 

Рисунок 1 – Задача о сосуде с вращающейся 

крышкой 

Рисунок 2 – Картина течения в сосуде с 

вращающейся крышкой 

В работе исследование проводилось с 

помощью численного моделирования 

ламинарного течения несжимаемой жидкости 

методом конечных объемов. Связь полей скорости 

и давления осуществляется с помощью процедуры 

SIMPLEC /2/. Такой подход используется в 

комплексе программ σFlow. Для моделирования 

255


течения в областях сложной геометрии 

используются криволинейные структурированные 

сетки и многоблочность. 

Численные эксперименты проводились как для 

течения без распада, так и во всём диапазоне 

режимов стационарного распада вихря. Для 

течения без распада сравнение проводилось с 

профилями скорости, полученными в 

эксперименте Michelsen (рис. 3). Моделирование 

распада вихря хорошее качественное согласие с 

экспериментальными данными Escudier во всех 

областях стационарного распада (рис. 4 – 6). 

Рисунок 5 – Двухпузырьковый распад вихря, 

Re = 2126; экспериментальная картина течения, 

визуализация изоповерхностью w=0 и треками 

маркеров 

Рисунок 3 – Сравнение рассчитанного профиля 

тангенциальной компоненты скорости с 

экспериментальными данными, H/R=1, Re=1800 

Рисунок 4 – Однопузырьковый распад вихря, 




256 

Рисунок 6 – Трехпузырьковый распад вихря, 





1. Escudier M. P. Observations of the flow 

produced in a cylindrical container by a rotating


endwall // Exp. In Fluids. – 1984. – Vol. 2, N 4. 

– P. 189 – 196. 

2. Патанкар, С. Численные методы решения 

задач теплообмена и динамики жидкости / С. 

Патанкар. – М.: Энергоатомиздат., 1984. –152 

с. 

ЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР 

Спицын М. П., Шестаков И. Я. 

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика 

М.Ф. Решетнева, 

Россия, г. Красноярск, пр. имени газеты Красноярский рабочий, 31 

E-mail:max151983@rambler.ru 

На всем протяжении своего развития 

энергетика наращивала свои мощности довольно 

неравномерно в зависимости от состояния 

техники, освоения сырьевой базы, достижения 

науки и так далее. На пороге нового тысячелетия с 

учетом опыта прошлого и экологической 

обстановки на планете представляется возможным 

определить путь развития энергетики будущего. В 

связи с этим в первую очередь должна быть 

определена новая сырьевая база, отличающаяся от 

существующей, истощенной углеводородными 

месторождениями и разрушающей поверхность 

Земли. К таким источникам сырья уже сегодня 

можно с полным основанием отнести морскую 

воду, газогидрат, кремнезем и т.д. 

В настоящее время проблема ресурсов энергии 

одна из актуальных, так как энергия образует 

основу всей деятельности человека и играет 

важную роль в поддержании его жизненного 

уровня. 

Такие традиционные способы получения 

энергии, как атомная энергетика, гидро- и 

ветроэнергетика оказывают негативное влияние на 

окружающую среду (парниковый эффект, 

кислотные дожди, радиоактивные отходы и так 

далее). Поэтому уделяется значительное внимание 

повышению эффективности преобразования 

одного вида энергии в другой, альтернативой 

энергетике. [1] 

Современное состояние и конструкторские 

разработки тепловых генераторов, 

предназначенных для локального теплоснабжения 

промышленных и жилищных объектов, 

характеризуется чрезвычайно большим 

разнообразием. Среди наиболее перспективных 

научно-исследовательских работ следует обратить 

внимание на разработки нетрадиционных 

теплогенераторов, предназначенных для 

автономного теплоснабжения объектов, 

удаленных от теплосетей. Существующие 

установки построены на известных физических 

процессах. 

В процессе отработки технологий очистки 

промышленных стоков гальванических 

производств от ионов металлов нестационарным 

электрическим полем и электрокоррекции 

водородного показателя промывных вод был 

обнаружен эффект интенсивного разогрева 

жидкости. 

При дальнейшем изучении данного 

теплофизического процесса были проведены 

экспериментальные исследования с применением 

электрохимической ячейки. 

При проведении опытов была использована 

ванна, выполненная из оргстекла. В качестве 

электролита использовались водные растворы 

солей различных концентраций: от 10 г/л до 80 

г/л. Электропитание было организовано от блока 

питания переменного напряжения промышленной 

частоты. 

Максимальная эффективность преобразования 

электрической энергии в тепловую происходит 

при концентрации морской соли в воде 70-80 г/л. 

Удельные энергозатраты при этом составляли 

Вт ⋅ч 

η = 0,7 − 0, 8 

л ⋅С 

. (для традиционных 

теплогенераторов эта величина составляет 

Вт ⋅ч 

η = 1,3 −1, 

6 

л ⋅С 

) 

Пониженное значение удельных энергозатрат 

можно объяснить следующими эффектами и 

явлениями: 

- эффект Пельтье; 

эффект Пельтье представляет собой 

совокупность обратимого и необратимого 

процессов выделения тепла электродной 

ι ⋅ ∆ϕ 

∆Τ = 

λ 

м 

α + 

ж 

δ 

реакцией: 

м 

, 

ί=0,25*10 3 А/м 2 - плотность тока 

∆φ=3,0 В – перенапряжение на аноде, 

α ж =1,82*10 3 Вт/(м 2 *К) – коэффициент 

теплоотдачи в системе электрод-электролит, 

λ м /δ м =46650 Вт/(м 2 *К) – отношение 

коэффициента теплопроводности графита к 

толщине графитового электрода. 

257


Таким образом, расчетным путем можно 

оценить нагрев жидкости за счет данного эффекта: 

∆Т=0,02 0 С 

Энергия, выделившаяся за счет эффекта 

Q ≈ 0, 6 Дж 

Пельтье, составила: 

π 

- нагрев двойного электрического слоя; 

Оценим нагрев двойного электрического слоя по 

следующей 

формуле 

∆TДЭС 

= ( χ ⋅ E 

ДЭС 

⋅ Е ⋅t) ( ρ ⋅C) 

, 

С – удельная теплоемкость раствора, 

Дж/(кг*К) 

t – время процесса, с 

χ - удельная электропроводность раствора, 

1/Ом*м, 

ρ – плотность раствора, кг/ м3, 

Е ДЭС –напряженность двойного электрического 

слоя (10 5 –10 6 В/м) [2], с учетом замера 

электродного потенциала эта величина составляет 

порядка 10 4 В/м. 

Е – напряженность электрического поля, В/м, 

рассчитываемая по формуле: 

E = U δ 

, 

где U - напряжение источника питания, В; 

δ – расстояние между электродами, м; 

Е =18/0,09=200 В/м 

С=4095 Дж/(кг*С), (удельная теплоёмкость 

водного раствора с концентрацией морской соли 

2,5%) 

χ=14,36 1/Ом*м, ρ=1,025*10 3 кг/м 3 , t=1с 

Расчет показал, что изменение температуры в 

∆TДЭС 

двойном электрическом слое составило 

=6,8 0 С; 

Выделившаяся энергия составила Q ДЭС =10,1Дж 

- нагрев проводника; 

Если на участке цепи под действием 

электрического поля не совершается механическая 

работа, то работа электрического поля приводит к 

нагреву проводника. При этом работа 

электрического тока равна количеству теплоты, 

выделяемому проводником с током: 

Q ПР 

= I 

2 ⋅ R ⋅t 

, 

I – сила тока в цепи, А 

t – время процесса, с 

R – сопротивление проводника 

Оценим нагрев графитных электродов, 

поскольку теплота, выделяемая ячейкой, 

непосредственно связана с процессами, 

происходящими в этом электроде: 

−5 

( графит) 

= 1,3 ⋅10 

Ом ⋅ см, 

ρ 

2 

2 

l = 5см, S эл 1 

= 20см S 

, эл 2 

= 20см 

−5 

−2 

R 

1,3 

10 5 10 

− 5 

эл 1 

= 

⋅ ⋅ ⋅ 

−4 

= 32,5 ⋅10 

Ом 

20⋅10 

−5 

−2 

R 

1,3 

10 5 10 

− 5 

эл 2 

= 

⋅ ⋅ ⋅ 

−4 

= 32,5 ⋅10 

Ом 

20⋅10 

258 

Рассчитываем нагрев проводника, используя 

опытные данные: 

2 

−5 

−6 

Q ПР 1 

= I ⋅ R⋅t 

= 0,25⋅32,5 

⋅10 

⋅1 

= 81,25⋅10 

Дж 

2 

−5 

−6 

Q ПР 2 

= I ⋅ R⋅t 

= 0,25⋅32,5 

⋅10 

⋅1 

= 81,25⋅10 

Дж 

Оценим нагрев раствора, поскольку теплота, 

выделяемая ячейкой, непосредственно связана с 

процессами, происходящими на этом электроде: 

−5 

ρ( 

раствора) 

= 8,9 ⋅10 

Ом ⋅ см, 

l = 10см, 

2 

S = 50см 

−5 

−4 

− 

= 8,9 ⋅10 

⋅ 0,1 50 ⋅10 

= 17,8 ⋅10 

Ом 

4 

R РАСТ 

- теплота, выделяющаяся за счет протекания 

экзотермических реакций на электродах; 

Стандартная теплота образования оксида 

углерода СО равна 

∆Н ( СО) 

= 110 кДж моль 

, стандартная 

теплота образования диоксида углерода 

СО2 

равна 

∆Н ( СО2 ) = 394 кДж моль 

. При 

протекании реакции окисления оксида углерода 

образуется диоксид углерода, этому процессу 

соответствует выделение теплоты 

∆Н = 394 кДж моль 

, но также в этой реакции 

происходит разложение оксида углерода с 

соответствующим поглощением тепла 

∆Н = 110 кДж моль 

. Тогда суммарным 

терловым эффектом будет 

Q=∆Н( СО2 ) −∆H( 

CO) 

= 394− 

110= 

284кДжмоль 

[2]. 

Суммарный тепловой эффект окислительновосстановительных 

реакций равен: 

QO B 

= ∆H 

O 

− ∆H 

B 

= 0, 75Дж 

− 

Результаты проведенных расчетов показали, 

что: 

- основным источником возникновения 

дополнительной теплоты, выделяемой ячейкой, 

являются процессы, проходящие в двойном 

электрическом слое; 

- тепло, выделяемое за счет нагрева 

проводника и окислительно-восстаносительных 

реакций можно не учитывать, т.к. оно составляет 

менее 2% от общего количества тепла, 

выделяемого ячейкой. 

В результате проведенных опытов 

установлено, что значение удельных энергозатрат 

Вт⋅ч 

л ⋅С 

получено при концентрации 

морской соли в технической воде 25г/л. 

Электрохимический нагрев воды приводит к 

энерго- и ресурсосбережению, так как 

расходуемым веществом является вода, а 

η = 0, 75


электроды выполнены из недефицитных материалов 

(алюминий, графит). 


1. Самойлов В.С. Электроэнергетика: пути 

развития и перспективы. - М.: Энергия, 1995. 

– 158 с. 

2. Левич В.Г., Физико-химическая 

гидродинамика./В. Г. Левич. - М.: 

Физматгиз, 1959 

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ОГНЕВОГО ЛИСТА КОТЛОВ-УТИЛИЗАТОРОВ. 

МЕТОДИКА РАСЧЕТА. ЭКСПЕРИМЕНТ 

Стёпин С.М., Мунц В.А. 

Уральский государственный технический университет – УПИ, Екатеринбург, 

620002, Мира, 19 

E-mail: stepinsm@yandex.ru 

ОАО «Уралэнергоцветмет» разработана 

конструкция котла-утилизатора для утилизации 

теплоты отходящих газов за печами с плавкой в 

жидкой ванне. Одним из основных элементов 

данной конструкции является огневой лист (рис 

1), представляющий собой стальную пластину с 

приваренными к нему охлаждающими 

испарительными трубами. Отходящие газы имеют 

температуру 1200 – 1450 °С и высокую 

запыленность, кроме того, в них содержится 

значительное количество оксидов серы. Газы 

имеют примерно следующий состав: N 2 =81%, 

SO 2 =11%, H 2 O=5%, CO 2 =2%, O 2 =0,5%. Данная 

конструкция облегчает очистку теплообменных 

поверхностей от загрязнений, надёжно защищает 

поверхности теплообмена от сернокислотной 

коррозии в период пуска и останова котла. 

Рис. 1. Профиль огневого листа и приваренных 

к нему труб. Расчетная схема приварки трубы к 

огневому листу. 

Обычно толщина листа и стенки труб, шаги 

между трубами и другие конструктивные 

характеристики определяются экспериментально 

на основе опыта эксплуатации, что приводит, как 

правило, к перерасходу металла на изготовление 

конструкции, реже к авариям из-за перегрева и 

коробления огневого листа. Целью настоящей 

работы является разработка надежной методики 

расчета распределения температур по сечению 

огневого листа, позволяющий проводить анализ 

влияния различных факторов на перегрев листа. 

Рассмотрим аналитическую методику расчета. 

Считаем, что трубы приварены к листу по всей 

их длине швом постоянной толщины L (рис 1). 

Температура кипящей воды в трубах практически 

постоянна по их длине, следовательно, 

температура металла меняется только в плоскости 

чертежа. Коэффициенты теплопроводности λ 

металла труб, огневого листа и сварного шва 

считаем одинаковыми и не зависящими от 

координаты. На поверхность огневого листа 

падает тепловой поток не изменяющийся во 

времени и не зависящий от координаты листа 

(граничные условия II рода). 

Расчет температуры внутренней поверхности 

трубы (участки t 4 , t 5 , t 6 на рис 1) проводится при 

условии, что весь воспринятый тепловой поток на 

участках t 1 , t 2 , t 3 передавался через сварной шов L 

трубе на участке t 4 . 

Стенку трубы можно рассматривать как 

стержень теплоизолированный с внешней 

стороны. С внутренней стороны трубы тепло 

отводится к воде с температурой t c имеющей 

коэффициент теплоотдачи α (граничные условия 

III рода). 

Температуры участков трубы определяются 


m⋅( ψ −ψ 

) m ( ) q ⋅ s 

t = e 1 − ⋅ ψ −ψ 

⋅C 

+ e 1 

4 

6 

⋅C5 

+ + tc 

2⋅ 

L ⋅α 

m⋅( ψ −ψ 

) m 

t = e 1 − ⋅ 

⋅C 

+ e 

( ψ −ψ 

1) 

5 

4 

⋅C3 

+ tc 

m⋅( ψ −ψ 

) m 

t = e 1 − ⋅ 

⋅ C + e 

( ψ −ψ 

1 ) 

6 

2 

⋅ C1 

+ tc 

где: 

m⋅( π −ψ 

qse 1) [ sinh m( ψ1 

+ ψ 2 ) − sinh mψ1 

] 

C1 

= 

4 ⋅α 

⋅ L ⋅ sinh m ⋅π 

−m 

qse 

C2 

= 

−m 

qse 

C3 

= 

( ) 

⋅( π −ψ 

1) [ sinh m( ψ1 

+ ψ 2 ) − sinh mψ1 

] 

4 ⋅α 

⋅ L ⋅ sinh( m ⋅π 

) 

⋅ψ 

1 sinh m( π −ψ1) − sinh m( π −ψ1 

−ψ 

2 ) 

4 ⋅α 


) 

[ ] 

259


[ sinh m( π −ψ1) − sinh m( π −ψ1 

−ψ 

2 ) ] 

4 ⋅α 


) 

m⋅ψ 

qse 1 

C4 

= 

m( π −2ψ 

−ψ 

[ 

) ( π − ψ ) π ( ψ −π 

qs e 1 2 m 2 

− e 1 m m 

+ e − e 2 )] 

C5 

= − 

8 ⋅α 


) 

m( 2ψ 

+ ψ −π 

[ 

) ( ψ −π 

) − π ( π −ψ 

qs e 1 2 m 2 

− e 1 m m 

+ e − e 2 )] 

C6 

= 

8 ⋅α 


) 

α 

δнепр 

m = r 2 в 

ψ1 = arcsin 

λ ⋅δ 

r 

; н ; 

δнепр 

+ L 

ψ 2 = arcsin −ψ 1 

r 

н 

Предполагалось, что температура листа на 

участке t 2 не изменяется ни по длине, ни по высоте 

и рассчитывается как средняя величина t’ 2 и t’’ 2 . 

Температура t’ 2 это такая температура, которая 

установилась на поверхности огневого листа с 

координатой х=δ непр при изменении температуры 

только вдоль оси Оу (рис 1): 

t' 2 + t' 

' 2 

t2 

= 

2 , где: 

q ⋅ s ⎡ 

2 2 ⎤ 

t' 

2 = t4 

( ψ1) + 

⎢ 

b + δ з + rв 

+ δ − ( rв 

+ δ ) − δ непр 

2 ⋅ L ⋅ λ ⎣ 

⎥ ⎦ 

q ⋅ s 

t' 

' 2 = t4 

( ψ 1 + ψ 2 ) + × 

2 ⋅ L ⋅ λ 

× b + δ + r + δ − r + δ 

2 − δ L 

( ) ( ) 2 

з в 

в 

непр + 

Участки t 1 и t 3 (рис 1), рассматриваются как 

стержень, температура которого меняется только 

по его длине и постоянна по толщине в каждом 

сечении. 

Распределение температуры по длине огневого 

листа описывается следующими уравнениями: 

2 

q ⋅ x 

t 1 = − + C7 

⋅ x + C8 

2 ⋅ ⋅ b 

λ ; 

2 

q ⋅ x 

t 3 = − + C9 

⋅ x + C10 

2 ⋅ λ ⋅ b 

где: 

( s − δ ) 

q ⋅ непр 

C = 

2 

7 

λ ⋅ b ; 

q ⋅ L ⎡ L s ⎤ 

C8 

= t2 

+ ⋅ ⎢ − + δ непр 

λ ⋅ b 

⎥ 

⎣ 2 2 ⎦ 

q ⋅δ 

непр 

C9 

= − 

λ ⋅b 

C 

; 10 = t2 

Для решения задачи определения 

температурного поля огневого листа численным 

методом использовался метод конечных 

элементов реализованный с помощью программы 

Ansys 8.0. Размер элемента составлял 0,5 х 0,5 мм. 

Определялось распределение температуры в 

направлении перпендикулярном оси трубы. 

Считалось, что толщина шва, листа и трубы 

неизменна по длине. 

Для сравнения методик с экспериментом были 

осуществлены замеры температур в нескольких 

точках огневого листа, а также измерен тепловой 

поток и температура среды. 

Для сравнения методик расчета 

температурного поля с экспериментом 

использовались аналитическая методика 

представленная в работе, численный метод, а 

также методики описанные в [1] и [2] 

Для удобства сравнения расчет был произведен 

при одних и тех же данных. Результаты для 

наглядности представлены на рис. 2 и рис. 3. где 

значения для численного метода определялись как 

средняя величина по толщине элемента. 

Наименьшее расхождение наблюдается у 

аналитического метода, основанного на 

граничных условиях II рода. 

Таким образом, представленная в работе 

методика определения температурного поля для 

огневого листа имеет удовлетворительную 

сходимость с экспериментальными данными и 

численным методом. Это дает возможность 

использовать ее для расчета температурных полей 

и термических напряжений, возникающих в 

конструкции при ее эксплуатации для исключения 

перегрева и коробления; рассчитывать 

оптимальные геометрические характеристики 

экрана для снижения металлоемкости котловутилизаторов. 

Температура, 0 C 

280 

260 

240 

220 

200 

180 

160 

140 

120 

100 

[1] 

Численный 

метод 

Экспериментальные 


0 10 20 30 40 

Координата с началом в центре ячейки, мм 

Рис. 2. Сравнение методик расчета температур 

поверхности огневого листа с экспериментом 

Список обозначений 

а = s − L − δ 2 непр 

- участок огневого листа, на 

котором осуществляется только подвод тепловой 

энергии 

b – толщина листа, м (рис 1) 

L – длина сварного шва, м (рис 1) 

q – тепловой поток, падающий на огневой 

лист, Вт/м 2 

r в – внутренний радиус трубы, м (рис 1) 

r н – наружный радиус трубы, м (рис 1) 

s – шаг экрана, м (рис 1) 

[2] 

Рассматриваемый 

аналитический 

метод 

260


0 С 

t c – температура охлаждающей воды в трубах, 

t г – температура газов с внешней стороны 

огневого листа. 

α – коэффициент теплоотдачи к воде, Вт/м 2 К 

δ – толщина стенки трубы, м (рис 1) 

δ з – величина зазора между листом и трубой, 

мм (рис 1) 

δ непр – длина непроваренного участка, м (рис 1) 

λ – коэффициент теплопроводности металла 

трубы и листа, Вт/м К (рис 1) 

170 

160 

150 

140 

130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

Температура, 0 C 

Метод по 

ГУ II рода 

Численный метод 

Рис. 3. Сравнение методик расчета 

температурного поля трубы 

[1] 

0 20 40 60 80 100 120 

Координата, 

140 160 

градус 

180 


1. Баскаков А.П., Ильина Е.В. Распределение 

температур по ширине огневого листа 

(экрана) с приваренными снаружи трубами // 

Промышленная энергетика, 2002, №3, с.41- 

45. 

2. Гальперин Л.Г., Мунц В.А., Стёпин С.М., 

Гладышев А.Н., Добрынин В.В., Плишнин 

Д.Ю., Владимиров В.В. Расчет 

температурных полей в мембранных 

экранных поверхностях нагрева котловутилизаторов 

// Вестник УГТУ-УПИ №3 (33). 

Теплоэнергетика. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 

2004. С. 40-46 

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ «ПРОГРАММНОЕ 

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА» 

Стрижак П.А., Горбунов Д.Б. 


E-mail: pahas@sibmail.com 

В рамках создания лабораторной базы кафедры 

АТП ТЭФ предложено усовершенствование 

лабораторной установки «ПРОГРАММНОЕ 

РЕГУЛИРОВАНИЕ 

ТЕМПЕРАТУРЫ 

ОБЪЕКТА». Модернизация необходима для 

расширения функциональных возможностей 

лабораторной установки. В частности на 

усовершенствованной лабораторной установке 

возможно проведение лабораторных работ по 

дисциплинам «Интегрированные системы 

проектирования и управления», «Технические 

системы автоматизации», «АТП ТЭС» для 

студентов специальности 220301. 

Лабораторная установка включает стойку, в 

которой размещены средства автоматизации и 

объект. Объект управления представляет собой 

нагревательный элемент, температура нагрева 

которого измеряется термоэлектрическим 

преобразователем температуры стандартной 

градуировки хромель-капель и унифицируется 

при помощи нормирующего преобразователя 

БУТ-10. Унифицированный сигнал поступает в 

контроллер Устим-04, где вырабатывается 

управляющее воздействие. Управляющий сигнал 

поступает на пускатель ПБР-2М, который 

включает однооборотный исполнительный 

механизм ДСР-110/120. Выходной вал 

исполнительного механизма перемещает движок 

реохорда лабораторного автотрансформатора 

ЛАТР-2М, таким образом изменяется выходное 

напряжение лабораторного автотрансформатора, 

который обеспечивает питание нагревательного 

элемента. Для ручного управления 

исполнительным механизмом предусмотрен блок 

ручного управления БРУ-22. Сигнал задания 

вводится при помощи задатчика РЗД-22. 

Дистанционный указатель положения ДУП-М 

позволяет контролировать текущее положение 

исполнительного механизма. 

Пакет программ на персональном компьютере 

лабораторной установки представлен SCADAпакетом 

Genesis 32 (Version 7.00.117.00). 

Применение SCADA-пакета Genesis 32 

обусловлено наличием OPC-сервера контроллера 

Устим-04. Использована демонстрационная 

версия SCADA-пакета Genesis 32, что 

накладывает существенные ограничения на 

261


разрабатываемый 

системы. 

проект автоматизированной 

У существующей лабораторной установки 

имеются 

следующие недостатки: 

1. OPC-сервер контроллера 

Устим-04 

корректно обменивается информацией только 

лиши 

со SCADA – пакетом 

Genesis 32, 

представленного демоверсией. 

2. Мнемосхема, разработанная в графическом 

приложении 

SCADA – пакета 

Genesis 32 

(GraphWorX32), весьма утрирована и не позволяет 

просматривать динамику изменения положения 

элементов автоматизированной системы. 

3. Ввиду ограниченных 

возможностей 

демоверсии 

SCADA-пакета 

Genesis 32 

затруднительна 

связь с другими программными 

приложениями, 

в частности 

с пакетом 

математической 

обработки Matlab 7.1 [1,2], что 

явилось бы полезным, например, для обработки 

временных 

системы. 

характеристикк 

автоматической 

4. Ограничения демоверсии SCADA – пакета 

Genesis 32, работающего в режиме реального 

времени без перезагрузки 

исполняемого файла 

один 

час, существенно затрудняют получение 

временных характеристик 

ввиду значительной 

инерционности объекта управления. 

Рисунок – Взаимосвязь программных элементов 

В качестве элементов модернизации 

предложено 

заменить 

контроллер 

Устим–04 

контроллером научно-производственной фирмы 

(НПФ) «КРУГ» 

и в качестве 

программы 

визуализации применить SCADA-пакет КРУГ- 

модернизированная 

лабораторная 

установка 

приобретет ряд преимуществ: 

1. Имеющаяся версия SCADAA - пакета КРУГ- 

2000 позволяет работать в режиме реального 

времени без ограничений по времени. 

2. База данных проекта, разработанная в 

2000 (Version 2.4) [3]. Таким образом, 

SCADA – пакете КРУГ-2000, создается 

в 

генераторе базы данных, представляющую собой 

стандартную базу данных в формате MS Access, 

что позволяет достаточноо быстро и 

легко 

осваивать 

SCADA-пакет 

КРУГ-2000 

пользователю, имеющему навык работы с MS 

Access. 

3. Появляется 


передачи 

информации об объекте из базы данных SCADA – 

пакета КРУГ-2000 в математический пакет Matlab 

7.1 при помощи 

пользовательского приложения 

KrugDBClient.dlll [3], что 


для 

идентификации 

объекта и определения 

оптимальных параметров настройки регулятора, а 

также для передачи результатов обработки из 

математическогоо пакета Matlab 7.1 в SCADA - 

пакет КРУГ-2000. 

262


4. Применение SCADA – пакета КРУГ-2000, 

разработанного в России, в отличие от 

применяемого SCADA – пакета Genesis 32, 

позволяет получать бесплатную техническую 

поддержку на русском языке. 

На рисунке изображена взаимосвязь 

программных элементов, использованных для 

разработки SCADA – системы лабораторной 

установки. 

Передача данных от микропроцессорного 

контроллера НПФ «КРУГ» необходимо 

осуществлять с помощью драйвера, встроенного в 

SCADA - пакет КРУГ-2000. В SCADA - пакете 

КРУГ-2000 выполняются следующие задачи: 

1. Визуализация процесса происходящего в 

объекте. 

2. Архивация основных технологических 


3. Оперативное управление технологическим 

объектом. 

В генераторе динамики SCADA - пакета КРУГ- 

2000 разработано несколько мнемосхем. Для 

оперативного управления технологическим 

объектом предусмотрена мнемосхема, 

содержащая элементы для ручного и 

автоматического изменения параметров 

управления, а также для передачи данных из 

SCADA - пакета в пакет математической 

обработки Matlab 7.1. 

В пакете Matlab 7.1 [1, 2] производится 

первичная обработка экспериментальных 

значений переходного процесса объекта 

управления, его идентификация и определение 

оптимальных параметров настройки ПИрегулятора 

корневым методом с применением 

расширенных амплитудно-фазовых частотных 

характеристик (РАФЧХ) [4,5]. Оптимальные 

параметры настройки регулятора передаются в 

базу данных проекта, разработанного в SCADA - 

пакете КРУГ-2000, и представляются на одной из 

мнемосхем как рекомендованные значения для 

оптимального управления объектом. Так как в 

пакете математической обработки Matlab 7.1 

имеется возможность написания пользовательских 

программных приложений на языках 

программирования С и С++, то помимо 

вычисления оптимальных параметров настройки 

ПИ-регулятора появляется возможность 

разработать алгоритм работы регулятора минуя 

алгоритмы, созданные в SCADA-пакете КРУГ- 

2000. 


1. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. 

Matlab7 + CD. – Санкт-Петербург.: БХВ- 

Петербург. – 2005. – 515с. 

2. Поршнев С.В. Matlab 7: Основы работы и 

программирования. – М.: Бином. – 2006. – 

324с. 

3. Модульная интегрированная SCADA КРУГ- 

2000. Руководство пользователя / 1-е изд. 

НПФ «КРУГ». – Пенза. – 2000. – 770с. 

4. Ротач В.Я. Расчет настройки регуляторов 

теплоэнергетических процессов – М.: 

Энергия, 1961.– 286с. 

5. Стефании Е.П. Основы расчета настройки 

регуляторов теплоэнергетических процессов 

– М.: Энергия, 1972. – 376с. 

РАЗРЫВНЫЙ МЕТОД ГАЛЁРКИНА ДЛЯ ДВУМЕРНОЙ ЗАДАЧИ 

ДИФФУЗИИ – КОНВЕКЦИИ 

Сукманова Е. Н. 

Новосибирский государственный технический университет 

E-mail: yeka@ngs.ru 

Для численного решения сложных краевых 

задач для дифференциальных уравнений в 

частных производных широко применяются 

сеточные методы, а именно метод конечных 

разностей, метод конечных объемов, метод 

конечных элементов. Метод конечных элементов 

использует вариационные формулировки, 

эквивалентные исходной дифференциальной 

задаче. 

Частным случаем конечноэлементного метода 

является разрывный метод Галёркина (DG-метод). 

Основной особенностью DG-метода является то, 

что решение определяется в пространствах 

разрывных кусочно-полиномиальных функций, то 

есть не требуется непрерывность решения на 

границах конечных элементов. Это делает DGметод 

очень удобным для hp-адаптации и работы с 

неструктурированными сетками. А благодаря 

использованию численных потоков (фактически 

особых операторов следа) можно повысить 

устойчивость метода. 

Функциональные пространства 

Введём триангуляцию 

τ 

h 

вычислительной 

области Ω на непересекающиеся открытые 

U K =Ω 

множества K K∈τ 

h 

такие, что : 

263


⎧ 

N 

⎪ 

⎫⎪ 

τ 

h 

= ⎨KiU 

K j 

= Ωh 

и K 

jI 

Ki 

= 0∀j ≠ i, 1≤ j ≤ N, 1≤i≤ 

N⎬ 

⎪⎩ 

j= 

1 

⎪⎭ 

и введём в рассмотрение пространство 1 

1 1 

H ( τ 

h) = { v( x) : x∈Ω, v( x) | 

K∈ H ( K) 

}, 

а также его 

конечномерное 

подпространство 

1 

p 

V { ( ) K 

h 

= v∈ H K : v| K∈P ( K) ∀K∈ τ 

h} 

, 

где 

p 

P K 

( K ) – множество полиномов степени не более 

p 

K , определённых на K . Определим скалярное 

( uv , ) = uvdx 

произведение как 

∫ , 

Ω 

а норму – 

2 

|| u||= u dx. 

∫ 

Ω 

Сильная постановка задачи 

2 

В ограниченной открытой области Ω ⊂ R c 

границей 

Γ 

u 

D 

( x, 

y) 

ищется решение первой 

краевой задачи для линейного уравнения 

конвекции-диффузии: 

−∇ ⋅( ε∇ u) 

+ p⋅∇ u = f на Ω, 

(1) 

u = gD 

на Γ 

D, 

(2) 

где 

0 < ε ( xy , ) ≤ε 

0 

, 

pxy ( , ) = ( p1( xy , ), p2( xy , )) 

f ( x, y) ∈L 

2 

( Ω) 

– вектор скорости, 

– 

( ) 

источниковый член, 

uxy , 

– температура в 

2 

области Ω 

gD 

∈L 

( ∂Ω ) 

, 

– температура, заданная 

на границе области. 

Слабая постановка задачи 

Выпишем слабую формулировку разрывного 

метода Галеркина для задачи (1), (2), опуская 

математические выкладки (см. [1]): 

найти 

uh 

∈Vh 

такую, что 

B u , v = fvdxdy ∀v∈ V , 

( ) 

∫ 

h h h 

Ω 

где 

B u , v = ε∇u ⋅∇vdxdy− 

h( h ) ∫ h 

Ω 

∫ [ h 

ˆ] { } ∫ [ ] { ˆ} 

Γ 

Γ 

∫ {}[ ˆ] ∫ { h 

ˆ}[ ] 

− ε u −u ⋅ ∇v ds− ε v ⋅ σ ds− 

− ε v σ ds− ε u −u ∇v ds 

Γint 

Здесь 

∫ 

Γint 

+ p⋅∇u vdxdy 

{} ⋅ : ⎡T( Γ) ⎤ 

2 → ⎡L 

2 

( Γ) ⎤ 

2 

Ω 

h 

(3) 

2 

⋅ : T Γ → L Γint 

, 

{} ( ) ( ) 

⎣ ⎦ ⎣ ⎦ – оператор среднего, 

[] ⋅: T( Γ) →⎡L 

2 

( Γ) ⎤ 

2 

2 2 

⎣ ⎦ и 

[] ⋅ : ⎡T( Γ) ⎤ → L ( Γint 

) 

⎣ ⎦ – 

оператор скачка, введённые следующим образом: 

1 В англоязычной литературе – broken Sobolev space 

на ребре 

eint ∈ Γ e 

int , 

int 

= KI 

K neighb 

: 

v = ⎛ 

⎞ 

⎜v + v ⎟ , {} q = 1 ⎛ 

⎞ 

⎜q + q ⎟ , 

1 

{ } 

2 ⎝ K neighb ⎠ 

[ v] = vK nK + vneighbnneighb, [ q] = qK ⋅ nK + qneighb ⋅nneighb 

на ребре 

ebnd ∈ Γ 

D , 

ebnd 

q v v n q = q ⋅ n , 

{ q} = 

K 

, [ ] = 

K K 

, [ ] K K 

nK 

2 ⎝ K neighb ⎠ 

; 

∈ K : 

{} v = vK 

, 

где – вектор единичной внешней нормали 

ребра e∈ K , Γ – объединение всех рёбер 

конечноэлементной сетки, 

Γint 

– объединение 

всех внутренних рёбер конечноэлементной сетки, 

2 

T( Γ ) = ∏ L ( ∂K) 

K∈τ 

h 

. 

Величины u ˆ K и ˆ σ K получили название 

численных потоков. Выбирая различные способы 

определения численных потоков, можно получить 

семейство методов, обладающих различными 

свойствами. 

Численные потоки 

В данной работе рассматривались два метода, 

отличающихся способом определения потоков: 

− метод Бауманна-Одена, не включающий в 

билинейную форму стабилизирующих 

членов: 

⎧ ⎪{ u } [ ] h 

+ nK ⋅ uh 

на Γint uˆ 

K 

= ⎨ 

⎪⎩ nK ⋅[ u−gD] 

на ΓD. 

⎪⎧ { ∇u 

} , 

h 

⋅nK 

на Γint ˆ σ 

K 

⋅ nK 

= ⎨ 

⎪⎩ ∇ uh ⋅ nK на Γ 

D. 

Тогда билинейная форма (3) примет вид: 

∫ 

( , ) 

([ h] { } { h} [ ]) 

− g n⋅∇ vds+ p⋅∇u vdxdy. 

ΓD 

B u v = ∇u ⋅∇ vdxdy+ 

D 

h 

+ u ⋅∇v −∇u ⋅v ds− 

ΓintUΓD 

∫ 

∫ 

Ω 

∫ 

Ω 

⎧⎪ 

uh 

на Γ 

uˆ 

K 

= ⎨ 

gD 

на ΓD. 

− метод Басси и др.: 

⎪⎩ , 

⎧⎪ ({ ∇uh} −αr([ uh]) ) ⋅nKна 

Γint 

, 

ˆ σ 

K 

= ⎨ 

⎪⎩ ( ∇ uh − αr([ uh]) ) ⋅ nK на Γ 

D. 

Метод Басси и др. использует в выражении для 

h 

([ ]) ([ ]) 

h 

{ } 

{ } int , 

σˆ αr uh =−ηe re uh 

K 

слагаемое 

, где 

η 

e – 

произвольное число (рекомендуется выбирать 

ηe 

больше количества рёбер конечного элемента), 

re( [ uh] 

) 

– лифтинг-оператор, определяемый из 

соотношения: 

∫ 

Ω 

( ) 2 

1 

( ) ⋅ τ =−∫ 

⋅{ τ} , ∀τ ∈ ( τh 

) 

r q dxdy q ds H 

Γ 

. 

264


При этом билинейная форма (3) будет иметь 

вид: 

( , ) 

([ h] { } { h} [ ]) 

∑ η { ˆ 

e∫ 

e( [ h] 

)} [ ] 

e∈Γint 

e 

∑ η ˆ 

e∫ e, 

g ([ ]) 

D h ∫ D 

e∈ΓD 

e 

∫ 

B u v = ∇u ⋅∇vdxdy− 

h 

− u ⋅ ∇ v + ∇u ⋅ v ds− 

ΓintUΓD 

− r u ⋅ v ds− 

− r u ⋅ vnds+ g n⋅ vds+ 

∫ 

Ω 

∫ 

Ω 

h 

ΓD 

p⋅∇u vdxdy. 

Исследования 

Был проведён ряд вычислительных 

экспериментов для задачи (1), (2) с гладким 

решением для двух видов потоков: вариант 

определения численных потоков без 

стабилизационных членов (метод Бауманна- 

Одена) и с использованием стабилизирующих 

членов (метод Басси и др.). Выяснилось, что, в 

отличие от метода Басси, метод Бауманна-Одена 

не обеспечивает непрерывности решения (см. 

таблицу 1). В некотором смысле «показателем» 

разрывности решения может служить величина 

∑ ∫ 

J = uK 

−uK 

ds 

neighb 

e∈Γint 

e 

– сумма интегралов от 

модуля скачка численного решения через границу 

e= K Kneighb 

конечного элемента ( I ). И эта 

величина для метода Басси и др. меньше на два 

порядка. 

Таблица 1. Сравнение методов Бауманна- 

Одена и Басси и др., 

p 

K 

= 2 

метод Бауманн-Оден Басси и др. 

u− u h 

0.057938 0.000067 

J 0.023001 0.000130 

h 

Таблица 2. Исследование порядка 

аппроксимации метода Басси и др., 

p 

K 

= 1 

n x n y 

|| u− 

uh 

|| 

порядо 

2 

L ( Ω ) J 

к 

2 2 0.142 0.014 

4 4 0.074 0.009 0.94 

8 8 0.038 0.006 0.96 

16 16 0.019 0.002 1 

Таблица 3. Исследование порядка 

аппроксимации метода Басси и др., 

p 

K 

= 2 

n x n y 

|| u− 

uh 

|| 

порядо 

2 

L ( Ω ) J 

к 

2 2 0.00447 0.010 

4 4 0.000612 0.0042 2.87 

8 8 8.14·10 -5 0.0013 2.92 

16 16 1.06·10 -5 0.00037 2.95 

Метод Бауманна-Одена сходится лишь при 

использовании аппроксимирующих полиномов 

степени 2 и выше. Но даже на квадратичных 

полиномах этот метод показывает лишь первый 

порядок аппроксимации. Таким образом, только за 

счет добавления в вариационную формулировку 

стабилизирующих членов можно добиться 

значительного (на 2-3 порядка) уменьшения 

погрешности, причем вычислительные затраты в 

этом случае практически не увеличиваются. Более 

того, практически без потери точности можно 

перейти к пространствам более низкого порядка, 

соответственно снизив вычислительные затраты. 

Порядок аппроксимации метода равен единице 

при использовании билинейного базиса и трём – 

при использовании биквадратичного. 


1. D. N. Arnold, F. Brezzi, B. Cockburn и др. 

Unified analysis of discontinuous Galerkin 

methods for elliptic problems // SIAM J. Numer. 

Anal. 2002. No. 29(5). P. 1749-1779. 

МАГНЕТРОННЫЙ ДИОД С ЖИДКОФАЗНОЙ МИШЕНЬЮ В УСЛОВИЯХ 

АССИСТИРОВАНИЯ РАЗРЯДА ВНЕШНИМ ИОННЫМ ПУЧКОМ 

Такачакова А. В., Жукова М.А., Третьяков Р.С. 


E-mail: tretikovvv@kvadro.net 


В настоящее время тонкопленочные покрытия 

нашли широкое применение в различных областях 

науки и техники [1]. Дальнейшее развитие 

технологии их производства лежит в направлении 

повышения скорости нанесения, улучшения 

адгезионных свойств, равномерности нанесения и 

снижения количества вредных примесей. 

Одним из перспективных методов получения 

покрытий является магнетронное распыление 

металлов из жидкой фазы. Оно позволяет 

соединить два различных процесса: термическое 

испарение и магнетронное распыление. Но у 

данного метода есть два недостатка: нестабильное 

горение магнетронного разряда и большая 

длительность тренировки мишени, необходимая 

265


для удаления загрязнений и оксидной пленки с ее 

поверхности. 

Ассистирование разряда внешним ионным 

пучком может устранить перечисленные 

проблемы. Поэтому мы провели ряд 

экспериментов, чтобы проверить наши 

предположения. 

1. Схема эксперимента 

На рис. 1 представлена разработанная нами 

конструкция плазменного источника, состоящая 

из магнетрона с жидкофазной мишенью и ионного 

источника. В ней пучок ускоренных ионов 

направлялся в плазму магнетронного разряда. 

Эксперимент проходил в следующем порядке. 

Рабочий газ подавался в ионный источник, 

частично ионизировался, ионы ускорялись в 

потенциале порядка 3 кВ и попадали на мишень 

магнетрона под углом примерно 45° к ее 

поверхности. Затем поджигался магнетронный 

разряд, и магнетрон выводился на рабочий режим. 

В качестве распыляемого материала 

использовался свинец. Рабочим газом служил 

аргон. Давление в камере лежало в интервале 

0,02÷0,2 Па и контролировалось с точностью не 

хуже ±5 %. 

Рис. 1. Схема эксперимента: 1 − магнетрон; 2 − 

мишень; 3 − ионный источник; 4 − поток внешних 

ионов; 5 − вакуумная камера; 6 − поток 

распыленных атомов; 7 − зона горения 

магнетронного разряда. 

В данной работе использовался магнетрон, 

конструкция которого представлена на рис.2. [4]. 

Для получения жидкой фазы мишень помещалась 

в тигель из тугоплавкого материала, который был 

теплоизолирован от корпуса посредством 

керамических вставок и окружен полюсными 

наконечниками центрального и внешнего 

магнитопроводов. Магнитная система включала в 

себя магнитопровод и набор постоянных 

магнитов, охлаждаемых проточной водой. 

Рис.2. Конструкция магнетронного диода: 1 – 

мишень; 2 – тигель; 3 – керамические вставки; 4 – 

центральный магнитопровод; 5 – корпус 

магнетрона; 6 – постоянные магниты. 

Магнитное поле на поверхности мишени 

создавалось постоянными магнитами, индукция 

составила порядка ~ 0.1 Тл. Напряжение разряда 

представленного магнетрона варьировалось в 

пределах 140÷320 В при плотности тока 

0.007÷0.03 А/см 2 . 

Индукция магнитного поля ионного источника 

в зазоре между полюсными наконечниками 

составляла порядка 200÷250 мТл. Диапазон 

рабочих напряжений 0,8÷3,5 кВ, разрядный ток до 

1,4 А. Газ подавался в камеру через разрядный 

промежуток устройства. 

2. Результаты работы и их обсуждение 

На рис. 3 представлены вольтамперные 

характеристики магнетрона с жидкофазной 

свинцовой мишенью, работающего автономно и 

совместно с ионным источником. Ионный 

источник работал при напряжении 3,0 кВ. 

Эксперименты проводились при давлениях 0,175 и 

0,085 Па. В первом случае разрядный ток 

составлял 1,4 А, а во втором 0,9 А. Наличие 

ионного источника значительно снижало 

напряжение зажигания магнетронного разряда и 

позволяло работать при весьма низких давлениях 

рабочего газа, когда существование разряда для 

автономной магнетронной системы невозможно. 

Максимальные значения тока на вольтамперных 

кривых при автономной работе магнетрона 

соответствуют переходу свинцовой мишени из 

твердого в жидкое состояние. 

При ассистировании разряда ионным 

источником крутизна вольтамперных 

характеристик магнетрона существенно 

снижается, упрощается управление магнетроном 

на высоком уровне мощности. Магнетрон 

работает стабильнее, чем при автономном режиме. 

266


1,3 

1 

0,7 

I, A 

1) магнетрон 

2) магнетрон + 

ионный источник 

При ассистировании внешним ионным пучком 

значительно снижается продолжительность 

тренировки мишени, обеспечивается стабильность 

работы магнетрона с жидкофазной мишенью. 

Таким образом, использование ионного 

источника для магнетрона с жидкофазной 

мишенью является полезным техническим 

решением. 

0,4 

0,1 

110 160 210 260 310 360 

P=0,175Па P=0,11Па P=0,175Па P=0,085Па 

U, B 

Рис. 3. Вольтамперные характеристики 

магнетрона работающего автономно и совместно с 

ионным источником. 

Выводы 

Ионное ассистирование магнетрона с 

жидкофазной мишенью облегчает управление им 

на высоком уровне мощности и делает его 

вольтамперные характеристики более пологими, 

значительно снижается напряжение зажигания 

магнетронного разряда, что позволяет работать 

при низких давлениях. 


1. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные 

распылительные системы. - М.: Радио и 

связь, 1982.-72с. 

2. Жуков В.В., Кривобоков В.П., Янин С.Н. 

Распыление мишени при ассистировании 

магнетронного разряда ионным пучком // 

Технические науки. – №4, 2005. – С.40 – 45. 

3. Арцимович Л. А., Сагдеев Р.З. Физика 

плазмы для физиков. - М.: Атомиздат., 1979.- 

162с. 

4. Жуков В.В., Косьмин Д.М., Кривобоков В.П., 

Янин С.Н. Магнетронный разряд в диоде с 

жидкометаллической мишенью // Известия 

Томского политехнического университета. – 

Изд-во ТПУ, Томск. - №1, 2006. – С.56-59. 

АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ 

ТРАНСПОРТИРОВКЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 

Татаренко Т.Б., Трубунская А.И. 


E-mail: venera@sibmail.com 

Ничего идеального не существует, и 

энергетические циклы, процессы и системы не 

исключение, а о 100 %-м к.п.д. можно только 

мечтать. 

Все земные процессы протекают с потерями, в 

том числе и с тепловыми. Данное утверждение 

касается и систем теплоснабжения. При 

транспортировке теплоносителя теряется 

значительная часть тепла, как с утечками 

теплоносителя, так и с потерями через 

изоляционные конструкции тепловых сетей. 

Теплопотери при передаче тепловой энергии 

являются показателем энергоэффективности 

системы теплоснабжения. 

Для оценки тепловых потерь при 

транспортировке теплоносителя рассчитывают 

значения фактических и нормативных тепловых 

потерь, причем фактические потери ни в коем 

случае не должны превышать нормативные. 

Существует множество инстанций 

контролирующих деятельность энергетических 

предприятий, в том числе и тепловые потери при 

транспортировке тепловой энергии, например, 

такие как Федеральная Энергетическая Комиссия 

России, Министерство промышленности и 

энергетики РФ, Межрегиональная Ассоциация 

«Энергоэффективность и нормирование», 

Региональная Энергетическая Комиссия и другие. 

Основанием для проведения ежегодных 

экспертиз нормативов технологических потерь 

при передаче энергии и энергетических 

обследований тепловых сетей являются 

• Приказ РАО «ЕЭС России» от 26. 05. 2000 г. 

№ 297 «О проведении обязательных 

энергетических обследований»; 

• Федеральный закон РФ от 03. 04. 1996 г. «Об 

энергосбережении»; 

• Трёхсторонний протокол ФЭК России, 

Минэнерго России и РАО «ЕЭС России» от 

10. 04. 2002 г. «О порядке проведения и 

финансирования работ по комплексному 

энергетическому обследованию организаций 

РАО «ЕЭС России»; 

• Приказ Министерства промышленности и 

энергетики Российской Федерации от 4 

267


октября 2005 г. № 265, зарегистрированный 

Минюстом России 19 октября 2005 г. 

(регистрационный № 7094) в части порядка и 

организации работ по рассмотрению 

материалов расчётов нормативов 

технологических потерь тепловой энергии, 

представляемых на утверждение в 

Министерство промышленности и 

энергетики РФ. 

Приказ № 265 определяет порядок расчета, 

рассмотрения и утверждения нормативов 


энергии. Данный «Порядок расчета и обоснования 

нормативов технологических потерь при передаче 

тепловой энергии» является плагиатом ряда 

ГОСТов, СНиПов (в частности СНиП 2.04.14-88*), 

РД и других нормативно-правовых документов. 

Анализ базовой и нормативной литературы в 

области теплоснабжения показывает отсутствие 

однозначных методов оценки термодинамической 

эффективности систем теплоснабжения. Системы 

оцениваются только по тепловым потерям с 

поверхности тепловой изоляции. Был выполнен 

сравнительный анализ этих методов. 

Расчеты тепловых потерь были выполнены для 

трубопроводов диаметрами 150, 250 и 350 мм при 

одинаковых условиях и одинаковой 

протяженности теплопровода по методикам 

следующих источников: 

1. СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов»; 

2. РД 34.09.255-97 «Методические указания по 

определению тепловых потерь в водяных 

тепловых сетях». М.: СПО ОРГРЭС. 1998 г.; 

3. Копко В. М. «Определение тепловых потерь 

по известной конструкции тепловой 

изоляции и толщины ее основного слоя». 

Книга, 2003 г.; 

4. СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов»; 

5. РД 153-34.0-20.523-98 «Методические 

указания по составлению энергетической 

характеристики в водяных тепловых сетях по 

показателю «тепловые потери». 

Следует учесть, что расчеты были проведены 

при идеальном состоянии тепловой изоляции. 

Анализ результатов расчетов показал их 

значительное расхождение. Результаты расчетов 

тепловых потерь представлены в таблице 1. 

Таблица 1. Результаты расчетов тепловых 

потерь 

Тепловые потери от 

Методика 

начального 

количества теплоты, 

% 

СНиП 2.04.14-88* 2,6 

РД 34.09.255-97 3,3 

Книга Копко В. М. 2,5 

2003 г. 

СНиП 41-03-2003 2,3 

РД 153-34.0-20.523-98 3,1 

Примечание: При расчете теплопотерь по 

первому методу скорость движения воды принята 

0,9 м/с. 

В «Порядке расчета и обоснования нормативов 


энергии» сказано: «Разработанные нормативные 

энергетические характеристики тепловых сетей и 

нормативы технологических потерь при передаче 

тепловой энергии применяются при проведении 

объективного анализа работы теплосетевого 

оборудования, в том числе при выполнении 

энергетических обследований тепловых сетей и 

систем теплоснабжения, планировании и 

определении тарифов на отпускаемую 

потребителям тепловую энергию и платы за 

услуги по ее передаче, а также обосновании в 

договорах теплоснабжения (на пользование 

тепловой энергией /мощностью/, на оказание 

услуг по передаче тепловой энергии /мощности/ и 

теплоносителя) показателей качества тепловой 

энергии и режимов теплопотребления, при 

коммерческом учете тепловой энергии». А это 

значит, что в соответствии с экспертным 

заключением об утверждении нормативных 

тепловых потерь при транспортировке 

теплоносителя формируются тарифы на тепловую 

энергию. 

Таким образом, неоднозначность методов 

расчета и достоверность «Порядка расчета и 

обоснования нормативов технологических потерь 

при передаче тепловой энергии» обходится 

потребителям тепловой энергии в некоторую 

цифру, выраженную в денежном эквиваленте. 

Например, тепловые потери при 

транспортировке теплоносителя к 9-ти этажному 

6-ти подъездному дому г. Томска нагрузкой 1,3 

Гкал/ч составляют 803,6 Гкал/год при 

протяженности тепловой сети от него до 

источника теплоснабжения 1 км. 

А если принять во внимание вышеизложенный 

анализ методик расчета теплопотерь, то в среднем 

потребитель платит на 0,5 % за 1 «потерянную» 

Гкал больше. 

Еще один пример. Годовые нормативные 

тепловые потери через изоляционные 

конструкции тепловых сетей принадлежащим 

ГУП «ККП ТНЦ СО РАН», обеспечивающих 

тепловой энергией микрорайон Академгородка г. 

Томска, оставляют 7931,3 Гкал, а суммарно с 

затратами теплоносителя (утечка) – 9122,8 Гкал и 

составляют 13,24 % от отпущенной с коллекторов 

тепловой энергии при объеме сетей 991,61 м 3 . 

Следовательно, при средней погрешности оценки 

нормативных тепловых потерь в 0,5 % данная 

организация получит от своих потребителей на 

стоимость 46-ти Гкал больше. 

268


Потребителю, возможно, эти полпроцента 

неощутимы, да и большинство нашего населения 

представления не имеет что такое Гкал и «с чем ее 

едят». А вот организации, осуществляющей 

транспортировку тепловой энергии, эти 0,5 % не 

лишние. Ведь стоимость проводимых 

энергетических обследований и экспертиз 

измеряется в десятках и даже сотнях тысяч 

рублей. Как говорится: «с миру по нитке…». 

Таким образом, проблема достоверной оценки 

тепловых потерь изолированными 

теплопроводами требует дальнейшей разработки. 

А ее решение позволит разрешить 

несправедливость по расчетам потребителей с 

поставщиками теплоэнергии. 


1. Нормы проектирования тепловой изоляции 

для трубопроводов и оборудования 

электростанций и тепловых сетей. – М.: 

Госстройиздат, 1959 г.; 

2. Порядок расчета и обоснования нормативов 

технологических потерь при передаче 

тепловой энергии. (Приказ Минпромэнерго 

России от 4 октября 2005 года № 265, 

регистрационный номер № 7094 от 19 

октября 2005 года); 

3. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов.- М.: ЦИТП 

Госстроя СССР, 1989 г.; 

4. СНиП 2.04.14-88*. Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов. – М.: ГУП 

ЦПП Госстроя России, 1999 г.; 

5. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция 

оборудования и трубопроводов.- М.: 

Госстрой России, 2003. 

6. РД 34.09.255-97 «Методические указания по 

определению тепловых потерь в водяных 

тепловых сетях». М.: СПО ОРГРЭС. 1998 г.; 

7. РД 153-34.0-20.523-98 «Методические 

указания по составлению энергетической 

характеристики в водяных тепловых сетях по 

показателю «тепловые потери»; 

8. Копко В. М. «Определение тепловых потерь 

по известной конструкции тепловой 

изоляции и толщины ее основного слоя». 

2003 г.; 

9. СП 41-103-2000, Проектирование тепловой 

изоляции оборудования и трубопроводов. – 

М.: Госстрой России, 2001 г.; 

10. Типовая инструкция по технической 

эксплуатации систем транспорта и 

распределения тепловой энергии (тепловых 

сетей): РД 153-34.0-20.507-98. - М.: СПО 

ОРГРЭС, 1986 г.; 

11. Методика определения нормативных 

значений показателей функционирования 

водяных тепловых сетей систем 

коммунального теплоснабжения. - М.: 

Роскоммунэнерго, 2002 г.; 

12. Методические указания по составлению 

энергетических характеристик для систем 

транспорта тепловой энергии по показателям 

"Тепловые потери", СО 153-34.20.523-2003 г., 

Часть 3. 

РАСЧЕТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ГАЗА ПРИ ВВЕДЕНИИ 

НОВОГО ГОСТ 8.586.(1-5) - 2005. 

Ушеренко Д.А. 

Инженерно-технический центр ООО «Томсктрансгаз», г. Томск, ул. Мостовая, 28 А 

E-mail: metr@itc.transgaz.tomsk.ru 

Газотранспортная система России включает в 

себя добывающие (поставщики), 

транспортирующие и распределяющие природный 

энергоноситель по низким сетям организации 

(потребители). Разделения эти условны, так как 

большинство предприятий являются дочками 

одного Газпрома, но не условен товар (природный 

газ) передаваемый друг другу на 99,9% через 

сужающие устройства и измеряемый методом 

переменного перепада давления. 

Проблемы легитимного учета получаемого, 

транспортируемого и сдаваемого газа в системе 

ОАО «Газпром» обращают на себя внимание в 

связи с несколькими связанными друг с другом 

факторами: ратификация Россией Киотского 

протокола, принятие России во Всемирную 

Торговую Организацию с принятием 

международных стандартов, развитие 

энергосберегающих мероприятий в экономике 

страны. 

Измерение расхода газа методом переменного 

перепада давления является единственным 

методом для измерения больших потоков газа ( до 

360 000 нм 3 /ч ) и допускает погрешность 

измерения до 5% ( ГОСТ 8.143-75). Снижение 

погрешности в расходомерах с сужающими 

устройствами достигается за счет применения 

износоустойчивых диафрагм, высокоточных 

датчиков перепада и давления, температуры, 

вычислительных комплексов для автоматического 

определения расхода с учетом температуры, 

давления, коэффициента сжимаемости. 

Плюсы использования диафрагм: простота и 

надежность, большая экспериментальная база, не 

269


требует поверочных стендов и установок, 

погрешность от 0,6%, измерение больших потоков 

газа. К недостаткам отнесем значительные потери 

давления, износ кромки диафрагмы, большие 

длины прямых участков. 

Теоретически расчет расхода определяется по 

параметрам СУ (диаметры трубопровода и 

диафрагмы и т.д. ) и параметрам воздействия на 

среду (перепад давления, давление, температура и 

т.д.). Но так как среда не является идеальной, и не 

идеальны условия его измерения, то вводятся 

поправочные коэффициенты. Фактически метод 

определения расхода заключается в вычислении 

поправочных коэффициентов к теоретическому 

расчету расхода газа. 

Коэффициент истечения - отношение 

действительного значения расхода жидкости или 

газа к его теоретическому значению. Для 

стандартизованного СУ – диафрагмы – 

зависимости для расчета коэффициента истечения 

основаны на обработке результатов 

экспериментальных исследований и приведены в 

нормативных документах. Коэффициент 

шероховатости – характеризует неровность 

внутренней поверхности трубы. Коэффициент на 

притупление входной кромки диафрагмы – 

характеризует снижение остроты входной кромки 

за время межповерочного интервала. 

Этот простой в использовании и проверке 

метод был утвержден ГОСТом 8.563.1,2-97 

«Измерение расхода и количества жидкостей и 

газов методом переменного перепада давления». В 

соответствии с приказом от 31 октября 2006 года 

№237-ст Федерального агентства по техническому 

регулированию и метрологии, взамен ГОСТ 

8.563.1-97, ГОСТ 8.563.2-97 и ГОСТ 8.563.3-97, на 

территории Российской Федерации вводится с 1 

января 2007 года для применения в качестве 

национальных стандартов Российской Федерации 

комплекс ГОСТ 8.586.(1, 2, 3, 4, 5)-2005 (ИСО 

5167-(1,2,3,4):2003). 

ГОСТ 8.586.(1, 2, 3, 4, 5)-2005 трактует не 

только новые требования к монтажу 

измерительных трубопроводов, средствам 

измерений, но и привносит новый метод расчета 

количества газов с помощью сужающих 

устройств. Разработчики (адаптаторы ИСО 5167) 

нового ГОСТ оставили в расчетах коэффициенты 

Кш и Кп, отсутствующие в ИСО 5167, но провели 

уточнение расчетов, что сказалось на изменении 

коэффициентов в меньшую сторону. 

270 

Рис. 1 Изменение поправочных коэффициентов 

при смене ГОСТ для трубопровода в 100 мм. 

Основное изменение расчета коснулось метода 

определения числа Рейнольдса, а, следовательно, 

и коэффициента истечения с поправочным 

коэффициентом на шероховатость трубопровода, 

и расхода. Введен метод последовательных 

приближений, которые проводятся или по числу 

Re, или по расходу. 

Поставщика природного газа отличает 

использование трубопроводов большого диаметра 

от 400 мм до 700 мм, высокое давление и низкая 

степень влияния шероховатости трубопровода. У 

потребителя же, принимающего газ, измерение 

количества газа происходит на трубопроводах с 

диаметром от 70 мм до 300 мм и с давлением 6 

кгс/см 2 . Новый ГОСТ 8.586.(1, 2, 3, 4, 5)-2005 

изменит соотношение балансов в следующую 

сторону: поставщик увеличит расчетную величину 

максимум до 0,2%, а потребитель получит то же 

количество газа, что и раньше, но расчет этой 

величины покажет получение им от 0,25 %до 

0,55% больше. 

Рис.2 Изменение расхода при смене ГОСТ при 

расчетах по узлам учета потребителей и 

поставщиков природного газа. 

Рис.3 Изменение расхода при смене ГОСТ для 

промежуточных диаметров трубопроводов 

потребителей. 

Но и новый ГОСТ изменяет влияние 

эквивалентной шероховатости 0,1-0,3 мм 

измерительного трубопровода на диаметрах до 

300 мм. Оно теперь незначительно и содержит 

неизменную форму зависимости прироста 

расчетного количества вещества от 

относительного диаметра. 

Максимальный рост рассчитываемого 

количества относительно прежнего метода расчета 

приходится на относительный диаметр около 0,65.


Рис.4 Изменение расхода при смене ГОСТ в 

зависимости от изменения эквивалентной 

шероховатости. 

Только часть продемонстрированных расчетов 

количества газа показывают, что новые методы 

расчета сильнее ударят по потребителям газа, 

принимающим газ из газотранспортных 

предприятий и распределяющим его по низким 

сетям. Ситуация осложняется тем, что именно 

потребители газа больше заинтересованы в 

точности измерения объема газа, чем поставщики. 

Проведенные сравнения методов расчета 

количества природного газа показали рост 

измеряемого количества энергоносителя в 

зависимости от относительного диаметра 

сужающего устройства до 0,6%, что сравнимо с 

погрешностью определения коэффициента 

истечения. Каждая заинтересованная сторона 

может изменить сложившийся баланс расчетного 

количества газа, варьируя относительные 

диаметры и начальные условия для трубопроводов 

и диафрагм. Благо новый ГОСТ это позволяет в 

большем диапазоне, чем прежний. Нас ожидает 

изменение баланса распределения энергоносителя, 

и будем к этому готовы. 


1. ГОСТ 8.563.(1-3) ⎯ 97 ГСИ. Измерение 

расхода и количества жидкостей и газов 

методом переменного перепада давления. 

2. РД 50-213 ⎯ 80 Правила измерения расхода 

газов и жидкостей стандартными 

сужающими устройствами. – М.: Изд-во 

стандартов, 1982 

3. МИ 2588 ⎯ 2000 ГСИ. Расход и количество 

жидкостей и газов. Методика выполнения с 

помощью измерительных комплексов с 

сужающими устройствами для значения 

эквивалентной 

шероховатости 

измерительных трубопроводов R ш * 10 4 / D 

свыше 30. 

4. ПР 50.2.022 ⎯ 99 ГСИ. Порядок 

осуществления 

Государственного 

метрологического контроля и надзора за 

применением и состоянием измерительных 

комплексов с сужающими устройствами 

5. ИСО 5167-(1,2,3,4):2003. Измерение расхода 

среды с помощью устройств переменного 

перепада давления, помещенных в 

заполненные трубопроводы круглого 

сечения. 

6. ГОСТ 8.586.1 ⎯ 2005 Измерение расхода и 

количества жидкостей и газов с помощью 

стандартных сужающий устройств. Принцип 

метода измерений и общие требования. 



стандартных сужающий устройств. 

Диафрагмы. Технические требования. 



стандартных сужающий устройств. Методика 

выполнения измерений. 

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ГЕТЕРОГЕННОГО ТВЭЛ 

Феоктистов Д.В., Логинов В.С., Высокоморная О.В. 


E-mail: loginov@tpu.ru 

В учебной литературе [1] - [6] и др. по 

тепломассобмену для студентов физикоэнергетических 

специальностей рассмотрены 

задачи стационарной теплопроводности, при 

решении которых даётся обоснование и 

определение коэффициента теплопередачи, 

термического сопротивления стенки и 

эффективного коэффициента теплообмена. 

В отдельных элементах: твэлы ядерных 

реакторов, нажимная плита турбогенератора, 

магнитопровод силового трансформатора и т.д., 

внутренние источники теплоты неравномерно 

распределены по координатам, в общем случае – 

q v (ξ), q v -тепловыделения, ξ-обобщенная 

координата. Замена их на постоянное 

(среднеинтегральное) значение для конкретного 

твэла требует своего обоснования. Представляет 

методический интерес в обобщённом 

использовании вышеназванных коэффициентов 

при расчёте температурного поля в твэле с q v (ξ). 

Рассмотрим пример с гетерогенным твэлом. 

Предлагается следующая постановка задачи: 

тепловыделяющий элемент (твэл) имеет форму 

(пластины, полого цилиндра или шара) с 

размерами ξ 1 =r 1 и ξ 2 =r 2 (рис. 1). Коэффициент 

теплопроводности материала твэла λ тв . Объёмная 

плотность тепловыделения изменяется по 

координате: q v =q v0 (1+b·ξ γ ), где b=1/ ξ 1 γ . Обе 

271


поверхности твэла покрыты плотно прилегающей 

оболочкой толщиной δ. Коэффициент 

теплопроводности материала оболочки - λ об . 

Рис. 1 Схема шарового гетерогенного твэла 

Твэл охлаждается теплоносителем со средними 

температурами во внутреннем канале t ж1 и во 

внешнем канале t ж2 . коэффициенты теплоотдачи 

соответственно равны α 1 , α 2 . Определить 

координату и величину максимальной 

температуры твэла, потери теплоты, отводимые во 

внутренний и во внешний каналы. Рассчитать 

также 

максимальную температуру твэла, если 

внутренний канал перестал охлаждаться. На 

основе проведённых расчётов рекомендуется 

провести: проверку полученных результатов, 

сравнение с известными в литературе данными и 

дать заключение о проведённой работе. 

Система уравнений, описывающая 

стационарный процесс теплопроводности, с 

учётом обобщения [1], имеет вид: 

1 d ⎛ n dT ⎞ 

⋅ ξ λтв 

qv 

( ξ) 0 

n ⎜ ⋅ ⋅ ⎟+ = 

ξ dξ ⎝ dξ 

⎠ ξ 

, 

1 

< ξ < ξ2; (1) 

dT ( ξ1) 

λтв ⋅ = αэфф 1[ T( ξ1) 

−Tж1] 

dξ 

; (2) 

dT ( ξ2) 

−λтв ⋅ = αэфф2[ T( ξ2) 

−Tж 

2] 

dξ 

. (3) 

Решение поставленной задачи запишем 

окончательно, опуская промежуточные выкладки, 

в виде: 

E( 1) 

T( ξ ) = Tж1 + ϕξ ( 

1) −ϕξ ( ) − ξ + C1⋅R( ξ) 

n 

αэфф 

1⋅ξ1 

(4) 

Здесь 

E( ξ ) 

ϕ( ξ) = ∫ ⋅d 

ξ 

n 

n 

λтв 

⋅ξ 

E( ξ) = q ( ) 

, 

∫ v 

ξ ⋅ξ ⋅dξ 

, 

⎧⎪ 

C K T T 

⎩⎪ 

E( ξ ) E( ξ ) 

2 1 

1 

= ⎨ ж2 − 

ж1 + ϕξ ( 

2) − ϕξ ( 

1) 

+ + 

n n 

αэфф2 ⋅ξ2 αэфф 

1⋅ξ1 

dξ 

ψ ( ξ ) = ∫ n 

ξ 

, 

K = 

1 

1 1 1 

+ ⋅[ ψ( ξ ) − ψ( ξ )] 

+ 

α ξ λ α ξ 

n 

2 1 

n 

эфф1⋅ 

1 тв эфф2 ⋅ 

2 

- обобщенный коэффициент теплопередачи; 

1 1 

R( ξ ) = + ⋅[ ψ( ξ) −ψ( ξ1) 

n 

] 

αэфф 

1⋅ξ1 

λтв 

- 

текущее термическое сопротивление 

тепловыделяющего слоя. 

Таким образом, получено обобщённое решение 

задачи стационарной теплопроводности для 

полого гетерогенного тепловыделяющего 

элемента. 

В качестве примера 1 рассмотрим полый 

шаровой тепловыделяющий элемент (n=2) с 

оболочками, для которого известно: q v =q v0 (1+b·ξ γ ), 

где q v0 =8·10 7 Вт/м 3 , радиусы тепловыделяющего 

слоя ξ 1 =r 1 =10·10 -3 м, ξ 2 =r 2 =18·10 -3 м, b=1/r γ=5 1 , 

толщина прилегающей оболочки δ=1·10 -3 м; λ тв =20 

Вт/(м·К), λ об =25 Вт/(м·К); α 1 =1·10 3 Вт/(м 2·К), 

α 2 =3·10 3 Вт/(м 2·К); T ж1 =250 0 C, T ж2 =320 0 C. 

Необходимо определить координату и 

величину максимальной температуры твэла. 

Решение. 

1. Определим эффективные коэффициенты 

теплообмена, учитывая фактор формы тела n=2 и 

радиусы с учётом оболочек 

1 1 1 ⎛ 1 1⎞ 

= + ⋅ 

2 2 ⎜ − ⎟ 

αэфф 

1( r1−δ) α1( r1−δ) λоб 

⎝( r1−δ) 

r1⎠ ; 

1 1 1 ⎛ 1 1 ⎞ 

= + ⋅ 

2 2 ⎜ − ⎟ 

αэфф2( r2 + δ) α2( r2 + δ) λоб 

⎝r2 ( r2 

+ δ) 

⎠ . 

Из этих двух выражений находим 

эффективные значения коэффициентов 

теплообмена 

1 

αэфф 

1 

= = 

⎧ 

2 ⎪ 1 1 ⎛ 1 1⎞⎫⎪ 

( r1 − δ ) ⎨ + ⋅ 

2 ⎜ − ⎟⎬ 

⎪⎩α1( r1−δ) λоб 

⎝( r1−δ) 

r1⎠⎭⎪ 

1 

= + 

2 −6⎧ 

1 ⎫ 

(10 −1) ⋅10 

⎨ −3 2 −6⎬ 

⎩110 ⋅ ⋅(10−1) ⋅10 

⎭ 

1 

+ = 

⎧ 1 ⎛ 1 1 ⎞⎫ 

⎨ ⋅⎜ 

− 

−3 −3⎟⎬ 

25 (10 −1) ⋅10 10 ⋅10 

⎩ ⎝ 

⎠⎭ 

= 965.2 Вт/(м 2·К), (5) 

⎫⎪ 

⎬ 

⎭⎪ 

272


α 

эфф2 

1 

= = 

⎧ 

2 ⎪ 1 1 ⎛ 1 1 ⎞⎫⎪ 

( r2 + δ ) ⎨ + ⋅ 

2 ⎜ − ⎟⎬ 

⎪⎩α2( r2 + δ) λоб 

⎝r2 ( r2 

−δ) 

⎠⎪⎭ 

1 

= + 

⎧ 

2 −6⎪ 

1 ⎫⎪ 

(18 + 1) ⋅10 

⎨ 

⎬ 

−3 2 −6 

310 ⋅ ⋅ (18+ 1) ⋅10 

⎪⎩ ⎪⎭ 

1 

+ = 

⎧ 1 ⎛ 1 1 ⎞⎫ 

⎨ ⋅⎜ 

− 

−3 −3⎟⎬ 

⎩25 ⎝18 ⋅ 10 (18 + 1) ⋅10 

⎠⎭ 

= 2663 Вт/(м 2·К). (6) 

2. Согласно обобщённому решению (4) найдём 

конкретные выражения для температурного поля в 

полом шаровом тепловыделяющем элементе. 

Для этого определим вспомогательные 

функции 

5 

5 2 3⎛1 

r ⎞ 

Er ( ) = ∫ qv0(1 + b⋅r) 

⋅r ⋅ dr= qv0 

⋅ r ⎜ + b⋅ 

⎟ 

⎝3 8 ⎠ , 

3 5 5 

qv0 r ⎛1 r ⎞ q ⎡ 

v0 

2 ⎛1 

r ⎞⎤ 

ϕ( r) 

= ∫ b dr r b 

2 ⎜ + ⋅ ⎟⋅ = ⎢ ⎜ + ⋅ ⎟⎥ 

λтв 

r ⎝3 8 ⎠ λтв 

⎣ ⎝6 56⎠⎦ , 

5 5 

q ⎡ 

v0 2⎛1 r2 ⎞ 2⎛1 

r1 

⎞⎤ 

C1 = K( Tж2 − Tж1 + ⎢r2 ⎜ + b⋅ ⎟− r1 

⎜ + b⋅ ⎟⎥+ 

λтв 

⎣ ⎝6 56⎠ ⎝6 56⎠⎦ 

5 5 

⎡ 1 ⎛1 r ⎞ 1 ⎛1 

r ⎞⎤ 

2 1 

+ q ) 

v0 ⎢ ⋅r ⋅ b r b 

2 ⎜ 

+ ⋅ 

⎟ 

+ ⋅ ⋅ 1 ⎜ 

+ ⋅ 

⎟⎥ 

α 

3 8 α 3 8 

⎣ эфф2 ⎝ ⎠ эфф1 

⎝ ⎠⎦ ; (7) 

5 −3 5 10 

b= 1/ r1 

= 1/(10 ⋅ 10 ) = 10 

1/м 5 , 

1 1 ⎛ 1 1⎞ 

Rr ( ) = + 

2 ⎜ − ⎟ 

αэфф 

1⋅ 

r1 λтв 

⎝r1 

r⎠ . 

Тогда 

5 5 5 

q ⎧ 

v0 2⎛1 r1 ⎞ 2⎛1 r ⎞⎫ 

qv0 

⎛1 

r1 

⎞ 

T( r) 

= Tж1 + ⎨r1 ⎜ + b⋅ ⎟− r ⎜ + b⋅ ⎟⎬− ⋅r1⋅ ⎜ + b⋅ ⎟+ 

λтв 

⎩ ⎝6 56⎠ ⎝6 56⎠⎭ 

αэфф 

1 ⎝3 8 ⎠ 

⎡ 1 1 ⎛ 1 1⎞⎤ 

+ C1 ⎢ + ⋅ 

2 ⎜ − ⎟⎥ 

⎣αэфф1⋅ 

r1 λтв 

⎝r1 

r⎠⎦ . (8) 

Определим координату максимальной 

температуры. Для этого возьмём первую 

производную от температуры по радиусу, 

согласно формуле (8), и приравняем её к нулю. 

5 6 

dT q ⎧ 

v0 

⎛1 r ⎞ 5⋅ 

r ⎫ 1 1 

= − ⎨r⎜ 

+ b⋅ ⎟+ b⋅ ⎬+ C1 ⋅ ⋅ = 0 

2 

dr λтв 

⎩ ⎝3 28⎠ 

56 ⎭ λтв 

r 

или 

3⎛1 3.5 5⎞ 

C1 = qv0 

⋅ r ⎜ + ⋅b⋅r 

⎟ 

⎝3 28 ⎠ . 

(9) 

Получили уравнение, которое содержит восемь 

корней. Его решаем методом последовательных 

приближений и выбираем такое значение корня, 

т.е. координату, лежащую в области 

тепловыделяющего слоя, которое не противоречит 

физической сущности поставленной задачи. 

3. Вначале определим коэффициент 

теплопередачи для шарового слоя 

1 

K = = 

1 1 ⎛ 1 1 ⎞ 1 

+ ⋅ 

2 ⎜ − ⎟+ 

2 

αэфф 1⋅r1 λтв ⎝r1 r2 ⎠ αэфф2 ⋅r2 

1 

= 

+ 

1 1 ⎛ 1 1 ⎞ 

+ ⋅ 

2 −6 ⎜ − 

−3 −3⎟ 

965.2 ⋅10 ⋅10 20 ⎝10 ⋅10 18 ⋅10 

⎠ 

+ 

1 

= 0.108 

1 

2 −6 

2663⋅18 ⋅10 

Вт/К. 

Вычислим постоянную величину 

7 5 −15 

8 ⋅10 2 −6 ⎛1 10 18 ⋅10 

⎞ 

C 

1 

= 0.108(320 − 250 + + 18 ⋅ 10 [ ⎜ + 10 ⋅ ⎟− 

20 ⎝6 56 ⎠ 

5 

⎛ 

−15 

2 −6 1 10 10 ⋅10 

⎞ 

−10 ⋅10 ⋅ + 10 ⋅ ] + 

⎜ 

6 56 ⎟ 

⎝ ⎠ 

5 −15 

7 1 −3 ⎛1 10 18 ⋅10 

⎞ 

+ 810 ⋅ [ ⋅1810 ⋅ ⋅ ⎜ + 10 ⋅ ⎟+ 

2663 ⎝3 8 ⎠ 

5 −15 

1 −3⎛1 10 10 ⋅10 

⎞ 

+ ⋅10 ⋅ 10 ⎜ + 10 ⋅ ⎟] 

= 268, 6 

965.2 ⎝3 8 ⎠ . 

Из условия (9) находим координату r 0 . Видим, 

что получили уравнение восьмой степени. Оно 

имеет восемь корней. Из физических соображений 

выбираем один минимальный корень - r 0 , который 

лежит в пределах тепловыделяющего слоя. 

Расчёт по программе в среде MathCad дал 

значение r 0 =13,566 мм= 13,566·10 -3 м. После 

подстановки величины r 0 в формулу (8) получим 

значение максимальной температуры Т max (r= 

r 0 )=1874 

0 С. Видим, что её значение выше 

допустимой величины, поэтому необходимо 

уменьшить величину тепловыделения. Положим 

значение Т доп =800 

0 С. Этой температуре при 

исходных условиях охлаждения будут 

соответствовать r 0 =13,7·10 -3 м, q v0 =2,507·10 7 Вт/м 3 . 

При этом тепловыделении максимальная 

температура будет равна Т max (r 0 )=799,7 0 С. 

Температура на поверхности внутренней 

шаровой оболочки (r= r 1 -δ) равна Т 1 =726,44 0 С, а 

на верхней соответственно Т 2 =644,99 0 С. 

Пример 2. В условиях выше рассмотренного 

примера найти потери теплоты, отводимые во 

внешний и внутренний каналы. 

Решение. Согласно закону Ньютона, 

количество теплоты, которое будет отводиться во 

внутренний и во внешний каналы, равны 

2 2 

Q = α ( T −T ) ⋅π ⋅( d − 2 δ ) = 

1 1 1 ж1 1 

273


2 2 −6 

= 1000(726.44 −250) ⋅3.14(20 −2 ⋅1 ) ⋅ 10 = 595.42 

Вт. 

2 2 

Q2 = α2( T2 −Tж 

2) ⋅π ⋅ ( d2 

+ 2 δ ) = 

2 2 −6 

= 3000(644, 99 −320) ⋅ 3.14(36 + 2 ⋅1 ) ⋅ 10 = 3973, 7 

Вт. 

Пример 3. рассчитать максимальную 

температуру твэла (исходные данные из примера 

1), если внутренний канал перестал охлаждаться. 

Полагаем, что q v0 =1,44·10 7 Вт/м 3 . 

Решение. Вычисляем эффективный 

коэффициент теплообмена 

1 

4 

α 

эфф1 

= = 2, 778 ⋅10 

2 1 ⎡ 1 1⎤ 

( r1 

−δ 

) ⋅ ⎢ − ⎥ 

λоб 

⎣r1 − δ r1⎦ 

Вт/(м 2·К). 

1 

αэфф2 

= = 

⎧ 

2 ⎪ 1 1 ⎛ 1 1 ⎞⎫⎪ 

( r2 + δ ) ⎨ + ⋅ 

2 ⎜ − ⎟⎬ 

⎪⎩α2( r2 + δ) λоб 

⎝r2 ( r2 

−δ) 

⎠⎪⎭ 

= 2663 Вт/(м 2·К). 

Вновь вычисляем коэффициент теплопередачи 

для шара 

1 

K = = 0.267 

1 1 ⎛ 1 1 ⎞ 1 

+ ⋅ 

2 ⎜ − ⎟+ 

2 

αэфф 1 

⋅ r1 λтв ⎝r1 r2 ⎠ αэфф2 ⋅ r2 

Вт/К; 

С 1 =190,451; r 0 =16,28·10 -3 м; Т max =581,7 0 С. 

Таким образом, на основе полученного 

обобщенного решения стационарной задачи 

теплопроводности (1)-(3) можно сделать 

следующие выводы: 

v 

1 Из решения (4) стационарной задачи при 

( ) 0 

q ξ = 

получаем известные в учебной 

литературе зависимости [1-6] и др. 

2 На различных примерах 1-3 показаны 

возможные варианты, которые часто встречаются 

на практике. 

3 Вместо сложной задачи теплопроводности в 

многослойной тепловыделяющей сборке введение 

эффективных коэффициентов теплообмена 

позволяет существенно упростить постановку 

задачи теплообмена и её решить. 


1. Теория тепломассообмена: Учебник для 

вузов/С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др.; под 

ред. А.И. Леонтьева. – М.: Высш. Школа, 

1979. – 495с. 

2. Галин Н.М., Кириллов П.Л. 

Тепломассообмен (в ядерной энергетике). – 

М.: Энергоатомиздат, 1987. – 376с. 

3. Николз Р. Сборник «Материалы для ядерных 

реакторов». Керамическое горение. 

4. Богоявленский Р.Г. Гидродинамика и 

теплообмен в высокотемпературных ядерных 

реакторов с шаровыми твэлами. – М.: 

Атомиздат, 1978. – 112с. 

5. Чиркин В.С. Теплофизические свойства 

материалов ядерной техники. Справочник. – 

М.: Атомиздат, 1968 – 484с. 

6. Логинов В.С., Юхнов В.Е. Практикум по 

основам теплотехники.: Учебное пособие. – 

Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 136с. 

ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛА С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ 

ОПРЕССОВКОЙ 

Хоркин Н.А., Гатлан С.В., Бандаевский Г.И. 


ул. К. Ильмера,15/1 

E-mail:laro.@Sibmail.com 

В развитых странах мира в качестве сырья 

используют пиломатериалы, предварительно 

подготовленные к производству, это существенно 

улучшает качество выпускаемой продукции. 

Сушка древесины - актуальная проблема для 

нашего региона, так как этот процесс 

энергозатратный, а качество сушки часто бывает 

низкое. В промышленных масштабах в настоящее 

время она осуществляется конвективным 

способом в сушильных камерах непрерывного и 

периодического действия. Научным 

направлениями являются, разработка новых 

способов и устройств, таких как сушка в поле 

СВЧ, вакуумная и другие, а также 

совершенствование традиционной конвективной 

техники и технологии сушки. Интенсификация 

процессов сушки в частности конвективной 

приводит к появлению дефектов, таких как 

растрескивание, коробление и др.. [1] 

Качественные изделия можно изготовить 

только из сухой древесины, поэтому на рынке 

должен реализовываться высушенный 

пиломатериал. Получение готового древесного 

сортимента заданной влажности включает в себя 

три энергоёмких этапа: подготовительный, 

термовлагообработки и остывания. В своих 

работах мы особое внимания уделили 

подготовительному этапу, который на практике 

часто игнорируют. 

274


Экономически нецелесообразно сушить в 

камере неподготовленный пиломатериал, т.к. 

после гидротермической обработки 

неподготовленного пиломатериала выход брака, в 

том числе скрытого, достигает 70%. После 

термической обработки такого пиломатериала 

необходимо проводить операцию отбраковки и 

сортировки, что также увеличивает себестоимость 

готовой продукции. Поэтому к процессу сушки 

должна допускается только деловая древесина, 

предварительно подготовленная. 

Подготовка древесного сортимента включает 

ряд операций, которые зависят от области 

применения и условий, в которых будет 

использоваться полученная продукция. 

Первым и самым длительным этапом является 

подготовка лесоматериала на корню. 

На данный момент она является наиболее 

эффективной среди всех остальных операций, т.к. 

помогает добиться значительного уменьшения 

влажности хлыстов, что экономит время и 

затраты на последующие операции. 

Вторым этапом является распиловка по 

сортиментам, с учетом коэффициента усушки и 

припуска на обработку. 

Третий этап включает обезжиривания и 

обессмоливание. 

Как показал обзор, в этих подготовительных 

операциях осуществляется обработка отдельных 

частей пиломатериала, без воздействия на его 

структуру. Значительный технологический эффект 

можно ожидать в том случае, когда 

подготовительная операция уменьшит энергию 

связи влаги материала, что может быть достигнуто 

путем воздействия на объемную структуру в 

целом. [2] 

Выбор способа воздействия на пиломатериал 

должен учитывать особенности структуры и 

свойств древесины, в частности: 

-древесина существенно отличается от 

металла своей низкой прочностью и 

анизотропностью; 

- большое влияние на прочность оказывает 

естественные пороки древесины, большинство из 

которых исправить невозможно; 

-основным фактором, влияющим на прочность 

определенной породы, является влажность; 

В промышленных условиях рекомендуется 

использовать пиломатериал с влажностью как 

минимум 12%, что в два-три раза меньше 

влажности свежесрубленной древесины. 

Исходя из обзора подготовительных операций 

и физико-механических свойств древесины было 

выдвинуто ряд положений: 

1. Значительный технико-экономический 

эффект можно ожидать от 

совершенствования существующих и 

разработки новых технологических 

операций. 

2. Новые технологические операции должны 

изменять структуру подлежащего усушки 

пиломатериала с энергозатратами меньшими 

энергоемкости процесса конвективной 

сушки. 

В качестве такой подготовительной 

операцией нами была выбрана прокатка под 

давлением при которой существенно изменяется 

микроструктура материала. В этом случаи можно 

ожидать, что затраты механической энергии 

будут меньше затрат тепловой. 

В устройстве по патенту № 97115212 “Способ 

сушки пиломатериалов и устройство для его 

осуществления” удаление влаги осуществляется в 

процессе перемещения материала воздействием на 

него поперечной механической нагрузки с 

одновременным наложением однонаправленных 

ультразвуковых колебаний [3]. Однако, этот 

способ малопроизводительный и энергозатратный, 

т.к. он не предусматривает досушку в камере, а 

скорость движения ленты конвейера ограничена 

скоростью движения влаги в древесине и большим 

диапазоном измерения влажности. 

Для обкатки под давлением обычно 

используют валковые пресса различных 

конструкций и схем расположения валков. 

Экспериментальный образец пресса на базе 

привода горизонтально- фрезерного станка 

изготовлен на кафедре прикладной механике 

ТГПУ. 

На рисунке представлена схема трехвалкового 

пресса, где ведущий валок 

воздействует на образец с некоторой силой Р, 

образуя при этом прогиб f. В результате 

воздействия возникают сложные деформации, 

основными из которых являются сжатие и изгиб. 

Соотношение между этими видами деформации 

зависит от расстояния между валками в 

горизонтальной плоскости. 

Исходя из физических явлений 

происходящих при поперечном прессовании 

древесины, можно выдвинуть гипотезу, что при 

сжатии образца влага из внутренних слоев 

выдавливается на поверхность, а поверхностная 

свободная влага имеет малую энергию связи с 

материалом и удаляется в процесс сушки с 

меньшими энергозатратами. 

f 

Р 

х 

275


В экспериментальном образце валкового 

пресса конструкция рабочих валков выполнена в 

виде полых цилиндров с технологическими 

сквозными отверстиями диаметром 3 мм. для 

отведения части свободной влаги во внутренние 

полости валков и увеличения поверхностного 

трения. Так как волки испытывают большую 

нагрузку и работают в агрессивных условиях, то 

их детали должны быть изготовлены из 

легированной достаточно твердой стали и 

точность обработки должна варьироваться в 

пределах 7-8 квалитетов. 

При изготовлении деталей установки заложен 

большой запас прочности, а дополнительные 

приспособления позволяют изменять значение 

технологических параметров. 

Для проведения экспериментов выбран 

обрезной сосновый пиломатериал, сечением 

50х130 мм. При обкатке сырой древесины 

преобладают пластические деформации, которые 

нормируются величиной усушки ∆х. 

Испытания экспериментального образца 

валкового пресса показали его работоспособность 

и эффективность опрессовки, при заданной 

нагрузке. 

После обкатки на пластевых поверхностях 

образцов выступала влага, что свидетельствует о 

наличие эффекта выдавливания и преобладании 

пластических деформаций. Выдавливание влаги с 

внутренних слоев на поверхность сопровождается 

увеличением плотности и твердости по всему 

объёму. При этом нарушения целостности 

пиломатериала не наблюдалась. 

В результате проведения экспериментов были 

выбраны оптимальные режимы прессования для 

данной породы и данного сечения. С целью 

определения эффективности предварительной 

опрессовки, произведены опытные сушки двух 

партий пиломатериала, опрессованого и 

неопрессованого. В результате установлено, что 

опрессованный пиломатериал заданного сечения и 

заданной влажности (влажность равнялась 

срубленной древесине 27-30%) высох до 

относительной влажности 12%, за 27 часов, тогда 

как неопрессованный пиломатериал высох до 

такого значения за 52 часа. 

Из полученных результатов видно, что 

продолжительность сушки пиломатериала 

сократилась на 40%, и за счет этого можно 

ожидать значительный технико-экономический 

эффект. 

Показатель рентабельности сушки 

пиломатериала в технологической линии с 

предварительной опрессовкой составил без учета 

брака 58%, а с учетом брака и торцовки- 46%. 

Исходя из результатов приведенных 

исследований, можно сделать следующие 

предварительные выводы: 

1. Опрессовка пиломатериала перед 

конвективной сушкой является эффективной 

технологической операцией, т.к. позволяет 

сократить общие энергозатраты и время сушки, 

при заданном качестве. 

2. Сушка опресованого пиломатериала может 

осуществляться при более жестких режимах без 

увеличения брака, что является дополнительным 

преимуществом предварительной опресовки. 


1. Пыльников Н.А. Сушка древесины, Киев: 

Высшая школа, 1989 

2. Лыков А.В. Теория сушки. М.: изд. 

Академия, 1982 

3. Патент РФ № 97115212, класс F26В3/347, 

1999 

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНОВ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ СЛОЖНОМ 

СОПРОВЛЕНИИ 

Цырфа А.А., М.В Арещенко, Л.И. Молодежникова 

Томский политехнический университет, г. Томск , пр.Ленина, 30 

Эффективность производства и качество 

продукции определяются совершенством 

технологи производства. В настоящее время и во 

второй половине ХХ-го столетия ставится вопрос 

об оценке прочности тел и элементов конструкций 

при наличии сложного сопротивления. Этой 

проблеме предшествовала задача резкого 

повышения качества продукции и эффективность 

производства тех времен. 

Одним из основных путей решения этих задач 

явилась разработка и внедрение передовой 

технологи производства. Однако в некоторых 

случаях до сих пор не удается исключить 

появление дефектов в отдельных элементах 

конструкций при их изготовлении и последующей 

эксплуатации. Корпусы судов, турбин, сосудов 

высокого давления, барабаны котлов часто имеют 

дефекты. Поэтому работы направлены на решение 

оценки прочности тел при наличии дефектов. 

Поведение дефектов в нагруженном теле, а, 

следовательно, и прочность обусловлены 

напряженно деформированным состоянием 

материала в локализованной зоне, примыкающей 

к дефекту (трещине). Экспериментальные 

исследования затруднены малыми размерами 

зоны, большим градиентом деформации и 

отсутствием экспериментального метода 

исследований зоны в глубине металла. Поэтому 

276


необходимы поиски экспериментальных методов 

исследований зоны у вершины трещины. 

Правильная и точная оценка влияния этих 

дефектов на прочность позволила бы повысить 

эффективность производства этих деталей и 

гарантировать их безаварийную эксплуатацию. 

Расчеты прочности деталей машин и элементов 

конструкций при однократном статическом или 

динамическом нагружении основан на 

номинальных допускаемых напряжениях, 

устанавливаемых по характеристикам 

механических свойств (придел текучести и придел 

прочности), определяемым при испытании 

стандартных лабораторных образцов. 

Используемые в этих расчетах запасы прочности 

отражают влияние на характеристики разрушения 

деталей основных конструктивных, 

технологических и эксплуатационных факторов, а 

их величины назначаются с учетом практики 

эксплуатации. 

Такая оценка несущей способности деталей 

машин и элементов конструкций оказывается 

достаточно обоснованной, если в процессе 

эксплуатации исключаются условия 

возникновения хрупких состояний. В вязких 

состояниях в деталях сложных конструктивных 

форм под действием эксплуатационных нагрузок в 

зонах концентрации происходит 

перераспределение напряжений за счет 

образовавшихся пластических деформаций, и 

номинальные разрушающие напряжения 

оказываются на уровне предела текучести или 

превышают его. 

Однако при наличии в деталях машин и 

элементах конструкций начальных 

металлургических и технологических дефектов 

(трещины, поры, включения, расслоение, 

непровары), а также при образовании в них 

трещин по мере накопления эксплуатационных 

повреждений (циклических, коррозионных, от 

деформационного старения), как показывают 

многочисленные наблюдения и опыты, 

разрушающие напряжения могут оказаться ниже 

придела текучести. 

Повышения сопротивления хрупкому 

разрушению достигается выбором 

соответствующих конструкционных материалов и 

технологии изготовления, применение 

многократной термической обработки, повышения 

требований дефектоскопического контроля и.т.д. 

Оценка несущей способности элементов 

конструкций с трещинами на базе механики 

разрушения (в линейной и нелинейной 

постановке) основывается на решении 

соответствующих задач теории упругости или 

пластичности и на результатах 

экспериментального исследования критериев 

разрушения на лабораторных образцах, 

содержащих предварительно созданные трещины. 

Так как из всех напряженных состояний более 

опасным является плоское напряденное 

состояние, а оно проявляется в основном в 

сосудах высокого давления, барабанах котлов, 

турбинах, то был предложен британский стандарт 

для оценки прочности данных деталей при 

наличии дефектов. Этот стандарт предполагает 

испытание образцов натуральной величины, что 

не всегда возможно. В России (в Томском 

Политехническом университете) были получены 

зависимости, позволяющие оценивать прочность 

данных конструкций при испытании образцов в 

2…2,5 раз меньших размеров. Эксперимент был 

проведен следующим образом. На образце 

уменьшенных 

размеров инициировали трещину, нагрузили 

образец до 

разрушения и в области разрушения снимали 

показания микротвердости строя 

соответствующие изолинии. Для снятия 

микротвердости, поверхность обрабатывали 

соответствующим образом для снятия 

наклепанного слоя в результате пластической 

деформации. Измеряя микротвердость по глубине 

металла в привершиной зоне и строя 

соответствующие изолинии, было замечено, что 

на глубине примерно 0,3 от толщины образца 

размеры пластической области у вершины 

трещины стабилизируются, что свидетельствует о 

плоском напряженном состоянии. 

Сопоставление полученных результатов с 

результатами испытаний образцов реальных 

размеров дают большое совпадение. Это 

позволяет рекомендовать такой подход к оценке 

прочности в практических расчетах деталей 

машин и элементах конструкций при наличии в 

них трещин. 

277


РЕЗЕРВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМАХ 

ОХЛАЖДЕНИЯ 

Чеснокова Е.В., Дель М.В., Молодежникова Л.И. 

634050, г.Томск, пр. Лениан, 30, Томский политехнический университет 

E-mail: dean@ped.tpu.ru 

Томский электромеханический завод им. В.В. 

Вахрушева является одним из ведущих 

производителей чугунных изделий в Сибири. 

Существует и ряд проблем на данном 

предприятии, которые связаны с нерациональным 

использованием природных ресурсов. В рамках 

международного проекта «Совершенствование 

систем экологического менеджмента в Томской 

области» было исследовано литейное 

производство на Томском электромеханическом 

заводе. 

При анализе системы оборотного 

водоснабжения завода было выявлено, что одним 

из самых крупных потребителей является 

литейный цех (см. схему оборотного 

водоснабжения). 

Литейный цех был основан в 1932 году. 

Производство включает в себя: 4 индукционные 

печи (2 на чугуне, 2 стальные) и 2 литейные 

машины. 

Оборудование позволяет из металлолома 

обратным способом выпускать чугун с 

бесконечным количеством модификаций, а также 

существенно повысить его качество. 

В индукционных печах для выплавки металла 

используется тепло, которое выделяется в металле 

за счет возбуждения в нем электрического тока 

переменным магнитным полем. 

Целью работы является решение проблемы 

теплосъема индукционных печей, т.к. температура 

перегрева металла достаточно высока и составляет 

1550 0 С. 

Печь оснащена охлаждаемыми водой стенами, 

крышей над шлакоуборочной линией и 

водоохлаждаемым электрическим кабелем. На 

«ТЭМЗ» используется испарительное охлаждение. 

Охлаждение в градирне происходит в 

результате соприкосновения воды с воздухом при 

ее движении по высоте водяного слоя. 

Поступающая с нагретой водой теплота отводится 

в основном путем испарительного охлаждения. 

Такое охлаждение значительно повышает 

интенсивность теплообмена между водой и 

воздухом. При этом температура воды может 

иметь значение ниже температуры окружающего 

воздуха. Эта разница возрастает с уменьшением 

относительной влажности воздуха. Основным 

размером градирни является площадь 

оросительного устройства (в горизонтальном 

сечении). Нагретый и насыщенный водяными 

парами воздух отводится вверх под действием 

искусственной тяги, создаваемой в градирне 

посредством вентилятора. 

В оборотных системах обязательным является 

наличие охладителя. 

Активное распыление воды через форсунки 

приводит к образованию воздушно-капельной 

смеси, которая выбрасывается из градирни 

вентилятором. Эффективность градирни в этом 

случае резко снижается, т.к. охлажденная вода 

вместе с холодным воздухом выбрасывается в 

окружающую среду, и потери воды при этом 

оказываются очень большими. 

Регулирование скорости воздушного потока, 

проходящего через градирню, частотным 

приводом также оказывается неэффективным, т.к. 

скорость прохождения воздуха между струями 

системы разбрызгивания определяет количество 

технологической воды, выбрасываемой в виде 

водяной пыли из градирни. Поэтому при расчетах 

градирни учитывают эффективную площадь 

испарения и номинальную скорость воздушного 

потока, при котором градирня не будет терять 

воду. 

Использование высокочастотных вентиляторов 

для градирен приводит к высокой турбулентности 

и выбросу из градирни большого количества 

воды. Как правило, для градирен используют 

вентиляторы большого диаметра с низкой 

частотой вращения для перемещения больших 

воздушных масс в ламинарном потоке. Монтаж 

градирен должен осуществляться на максимально 

возможной для данного предприятия высоте для 

сокращения количества загрязнений, попадающих 

в нее из воздуха. 

Зимняя эксплуатация градирен затруднена, 

поэтому многие производители градирен 

советуют на холодный период времени 

использовать заглубленный в землю резервуар 

большой емкости. Наблюдается высокая аэрация, 

а также высокое загрязнение воды в контуре 

охлаждения. А также в процессе эксплуатации 

выяснилось, что в жаркий летний период охладить 

воду в градирне технически невозможно 

(теоретическим пределом охлаждения в воды в 

градирне служит температура наружного воздуха 

по смоченному термометру). 

Для надежной эксплуатации печей такого вида 

температура охлаждающей воды должна быть не 

выше +25 0 С [1, стр.2], в противном случае 

происходит отключение печей. Так как 

наблюдается сбой в работе оборудования, 

определим температуру циркуляционной воды. 

За период апрель-май были произведены 

замеры температуры охлаждающей воды. 

278


Также были измерены расход охлаждающей 

воды, который составил 4.8 м 3 /ч и зафиксирован 

общий объем воды на охлаждение данного 

оборудования с момента установки счетчика. 

В связи с возникающими трудностями при 

эксплуатации имеющейся системы охлаждения 

необходимо рассмотреть возможность замены 

градирни более эффективным оборудованием. 

Большое внимание уделяется в последнее 

время во всем мире проблеме использования 

новых, нетрадиционных видов энергии новым 

более эффективным оборудованием. Примером 

такого эффективного оборудования является 

тепловой насос. Тепловой насос представляет 

собой устройство, позволяющее аккумулировать 

тепло низкопотенциальных источников тепла, 

использующее эффект фазового перехода 

жидкостей в пар при низких температурах 

(фреоны). 

Был проведен анализ возможности применения 

теплонасосной установки в системе охлаждения 

технологического оборудования на ОАО «ТЭМЗ». 

Проанализировав проблему охлаждения печей, 

предлагается использовать теплонасосную 

установку, которая заменит градирню и обеспечит 

производственные помещения горячей водой. 

Источником теплоты для теплового насоса 

является вода системы оборотного 

водоснабжения. Был проведен расчет для данных 

условий эксплуатации, использующий хладоагент 

фреон R-22. Агент мало токсичен и в отсутствии 

влаги коррозии металла не вызывает. В ходе 

расчетов подтвердилось, что коэффициент 

преобразования теплового насоса больше 

единицы, что говорит об эффективности ее 

применения. 

В результате замены градирни тепловым 

насосом уменьшится площадь застройки 

предприятия, которая в дальнейшем может быть 

полезно использована. А главное, будет 

достигнуто снижение температуры 

циркуляционной воды и дополнительно получена 

горячая вода для нужд производственных 

помещений. 

Расчетами доказана эффективность 

использования теплонасосной установки. Она 

безопасна в эксплуатации, не вносит теплового 

загрязнения, не разрушает озоновый слой, 

компактна. Кроме того, необходимо учитывать 

экономическую эффективность, так как при 

работе не требуется никаких дополнительных 

коммуникаций, кроме бытовой электрической 

сети. Окупаемость установки мене трех лет. 

Итогами внедрения является экономия 

природных ресурсов и внедрение 

энергосберегающей технологии. 


1. Ваумов В.Г. Стратегия энергосбережения в 

жилищно-коммунальном хозяйстве и 

социальной сфере/АВОК, 2001, №6. 

2. Доброхотов В.И., Шпильрайн Э.Э. 

Нетрадиционные возобновляемые источники 

энергии. Проблемы и перспективы / 

Теплоэнергетика. 1996. № 5. 

3. Маринюк Б.Т. Аппараты холодильных 

машин. Теория и расчет. М.: 


4. Мартынов А.В. Установки для 

трансформации тепла и охлаждения. М 


5. СНиП 23-01-99 «Строительная 

климатология». 

6. Тепловые и конструктивные расчеты 

холодильных машин./Под ред. Кошкина Н.Н, 

Л.: «Машиностроение», 1976. 

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ 

ВОЗДУХА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ РОССИИ. 

Чеснокова Е.В., Арещенко М.В., Молодежникова Л.И. 


E-mail: dean@ped.tpu.ru 

При работе систем отопления и кондиционирования 

воздуха зданий происходит некоторое 

дублирование их функций, т. к. система 

кондиционирования производит охлаждение 

помещений в летний период и нагрев помещений 

в переходный период (режим теплового насоса), а 

система отопления также производит нагрев 

помещений в холодный период. В южных странах 

(Испания, Италия и т. д.) с небольшими 

отрицательными температурными колебаниями 

система кондиционирования с режимом теплового 

насоса обеспечивает круглогодичное поддержание 

температуры помещений. Небольшой предел 

работы при отрицательных температурах, не 

позволяет использовать такие системы в зданиях 

России. 

Появившиеся современные системы 

кондиционирования воздуха обладают 

расширенным температурным диапазоном работы 

и позволяет использовать режим обогрева до 

наружной температуры -20 "С. Таким образом, 

климатические условия некоторых городов России 

уже позволяют использовать данные системы 

кондиционирования не только для охлаждения 

279


помещений в теплый период, но и для их обогрева 

в холодный. А особенно в переходный период. 

Рассмотрим расчетные температуры наружного 

воздуха по параметрам Б для зимнего периода (см. 

таблицу). 

Глядя на таблицу можно отметить следующее - 

фактически для всего юга России возможно 

использование системы кондиционирования в 

качестве основной системы отопления зданий. 

Таблица 1-Расчетные значения температуры 

наружного воздуха в холодный период 

Город Параметры Б, 

С 

Параметры 

А, о С 

Москва -26 -15 

Санкт- -26 -11 

Петербург 

Владивосток -24 -16 

Ростов-на- -22 -8 

Дону 

Новороссийск -13 -2 

Сочи -3 +2 

Томск -40 -25 

Новосибирск -39 -24 

Для экономической оценки эффективности 

использования данных систем необходимо 

рассмотреть теоретические характеристики 

работы тепловых насосов. 

Тепловыми насосами называются установки, 

при помощи которых осуществляется перенос 

энергии в форме теплоты от более низкого к более 

высокому температурному уровню, необходимому 

для теплоснабжения [1]. 

Удельная затрата работы или эквивалентной ей 

электрической энергии, отнесенной к единице 

теплоты с температурой Т В , определяется для 

идеального цикла Карно по формуле 

Э 1 Т Н 

ИД 

= − 

ТВ 

Где Т В и Т Н – верхний и нижний 

температурные уровни, о К. 

Обратное значение удельной затраты работы 

называется коэффициентом трансформации 

теплоты или коэффициентом преобразования. 

Коэффициент трансформации теплоты равен 

отношению полученной теплоты Т Н к тепловому 

эквиваленту затраченной работы. Коэффициент 

трансформации теплоты идеального обратного 

цикла Карно: 

ТВ Т 

М 

Н 

ИД 

= 

. 

⎡⎛ТВ ⎞ ⎤ 

⎢⎜ 

Т ⎟−1 

⎣⎝ 

Н ⎠ ⎥ 

⎦ 

ТВ Т 

Для идеального цикла при 0 < Н 1. При снижении отношения 

ТВ Т Н увеличивается Э ИД и снижается М ИД . В 

реальных компрессионных теплонасосных 

установках удельная затрата работы Э> Э ИД и, 

соответственно, коэффициент трансформации 

теплоты М < М ИД . 

Идеальный верхний температурный уровень 

равен температуре внутреннего воздуха в зимний 

период. Температуру внутреннего воздуха можно 

принять 20 "С, или 293 °К. Однако в реальных 

установках необратимость процесса теплообмена 

между рабочим агентом в конденсаторе и теплоносителем 

повышенного потенциала (т. е. 

воздухом в помещении) вынуждает повышать Т В . 

Для приемлемого теплообмена между рабочим 

агентом и воздухом должен быть перепад 

температур около 20 °С. Следовательно, 

температура Т В составит 40 °С, или 313 °К. 

Нижний температурный уровень должен быть 

ниже температуры наружного воздуха. 

Рассмотрим расчетную температуру наружного 

воздуха -20 °С. Тогда температура хладагента в 

испарителе должна быть не менее -30 "С, или 243 

°К. Следовательно, определив коэффициент 

трансформации при тех параметрах, которые были 

приняты в качестве исходных данных, возможно 

максимально получить 4,46 кВт тепловой энергии, 

затратив 1 кВт электрической. Однако реальная 

величина полученной тепловой энергии будет 

несколько меньше, т. к. в расчетах не учитывалась 

необратимость процессов: сжатие перегретого 

газа в компрессоре и дросселирование. 

При понижении температуры наружного 

воздуха эффективность теплового насоса 

уменьшается (рис. 1) 

280


Рис.1. Эффективность теплового насоса 

И уже при температуре -20 °С для наружного 

составляет 2,5. Много это или мало? Если 

сравнивать с системой прямого электроотопления 

(электрокотлы, масляные радиаторы и т. д.), то 

при использовании воздушных тепловых насосов 

затрачивается даже при температуре наружного 

воздуха -20 °С в два с половиной раза меньше 

электроэнергии, чем в случае использования 

электрообогревательных приборов. Если же 

сравнивать с газовым отоплением или отоплением 

от тепловой сети, то становиться критичной 

стоимость получаемой энергии и распределенная 

стоимость затрат на установку дополнительной 

системы отопления (приведенные затраты). В 

целом для оценки затрат энергии на работу 

теплового насоса в течение всего отопительного 

периода необходимо использовать не расчетные (с 

минимальной наружной температурой), а 

усредненные значения эффективности, которые в 

свою очередь зависят от средних температур 

отопительного периода. 

На рис. 2 в свою очередь, показаны изменения 

потребляемой мощности и производительности по 

теплу наружного блока системы 

кондиционирования. Из графика видно, что 

производительность наружного блока в диапазоне 

от 0 до 16 °С практически не меняется, а вот в 

диапазоне от 0 до -20 °С происходит снижение 

производительности наружного блока фактически 

на 40 %. 

Рис.2. Потребляемая мощность и производительность системы кондиционирования в режиме 

обогрева 

Так, мощность блока составляет 45 кВт по 

холоду. Если удельная тепловая нагрузка составляет 

120 Вт/м 2 , значит мощности этого блока 

хватит для охлаждения 375 м 2 обслуживаемых 

помещений. В холодный период для обогрева этой 

площади требуется 375 х 60 = 22 500 Вт, т. е. 22,5 

кВт тепловой энергии. 

Согласно рис. 2, при расчетной наружной 

температуре -20 °С производительность 

наружного блока составит 30 кВт, что на 30 % 

превышает требуемую мощность для системы 

отопления. Таким образом, для южных городов 

России применение новых системы 

кондиционирования не только в качестве системы 

охлаждения воздуха в теплый период, но и в 

качестве единственной системы отопления в 

холодный период, возможно, и оправдано. Чтобы 

говорить о применимости данных систем для 

остальной территории России необходимо знать 

число часов с наружной температурой ниже 

определенной величины. 

Например, для коттеджа в условиях Томска, 

нужно промежуток времени, в который система 

кондиционирования не сможет работать в 

281


качестве системы отопления. Число часов с 

температурой ниже критичной (-20 °С) составляет 

917 ч или тридцать восемь суток. Весь отопительный 

период для Томска равен 234 суток, т. 

е. восемьдесят четыре процента времени в течение 

отопительного периода система кондиционирования 

может работать в климатических 

условиях Томска в качестве основной системы 

отопления. 

Таким образом, благодаря расширенному 

температурному диапазону и высокой 

энергетической эффективности современные 

системы кондиционирования могут быть 

использованы в качестве основного источника 

тепла для южных регионов России, что касаемо 

остальных районов, к примеру для климатических 

условий Томска восемьдесят четыре процента 

времени в течение отопительного периода система 

кондиционирования может работать в качестве 

основной системы отопления. Но, несмотря на 

это, не стоит забывать о наиболее эффективных 

вариантах совместного конструктивно 

компоновочного решения систем 

кондиционирования и систем вытяжной 

вентиляции, которые, в свою очередь, значительно 

расширяет температурный диапазон работы 

наружных блоков и повышает их энергетическую 

эффективность в режиме теплового насоса. 


1. Бакластов А. М., Бродянский В. М.,Голубев 

Б. П. и др. Промышленная теплоэнергетика 

и 

теплотехника:справочник.- 

М.:Энергоатомиздат,1983.Ионин А.А.и др. 

Теплоснабжение: Учебник для вузов.- 

М.:Стройиздат, 1982. 

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: 

Учебник для вузов.-М.: Издательство МЭИ, 

1999 

3. INVERTER DRIVEN MULTI-INDOOR-UNIT 

CLIMATE CONTROL SYSTEM.MITSUBISHI 

Heavy Industries.04-KX-T-092. 

МОДЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ ГАЗА В ПОРИСТОЙ 

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГОРЕЛКЕ 

Чумаков Ю.А., Князева А.Г. 

Институт физики прочности и материаловедение СО РАН, Россия, Томск, 

пр. Академический 2/1 

E-mail: yura014@rambler.ru 

Одно из возможных практических приложений 

фильтрационного горения непосредственно 

относится к разработке экологически чистых 

пористых горелок, работающих на бедных смесях 

и обеспечивающих экономию газового топлива; 

практически полное сгорание газа в объеме 

пористого тела и высокий КПД. 

Для оптимизации работы существующих 

горелок требуется исследовать возможные 

режимы горения газа при варьировании 

технологических параметров. В 

экспериментальных исследованиях варьирование 

параметров в широкой области их изменения 

весьма затруднительно. Поэтому для изучения 

режимов горения прибегают к математическому 

моделированию. 

Предлагается модель горения газа в пористой 

цилиндрической горелке, геометрии и свойства 

которой соответствует [1]. Горелка, 

представляющая собой полый цилиндр, 

изготовленный из материала с заданной 

пористостью ε , имеет большие размеры: 

заданные внутренний 

R1 

и внешний 

R2 

радиусы. 

Во внутреннюю область цилиндра поступает 

горючий газ, который затем перераспределяется с 

помощью специальных устройств так, чтобы 

скорость его поступления в пористое тело по всей 

длине горелки (вдоль цилиндра) была 

приблизительно одинаковой. В соответствии с 

законом Дарси, имеем 

Vg 

= −k 

f ∇P 

, (1) 

где 

k f 

- коэффициент фильтрации; P - 

давление. При заданном перепаде давления ∇ P на 

входе газа в пористое тело и на выходе его из 

пористого тела в простейшем приближении 

скорость газа 

V g 

также можно считать 

постоянной. Давление газа в порах и его 

температура однозначно связаны уравнением 


ρg 

RTg 

P = 

mrη + mp( 1− 

η) 

, (2) 

так что давление всегда может быть легко 

ρ 

рассчитано; здесь g 

m r , m 

- плотность газа; g 

- 

молярная масса реагентов и продуктов реакции 


Общая постановка задачи в цилиндрической 

системе координат включает уравнение 

теплопроводности для газа и твердого каркаса, 

уравнение для расчета концентрации 

реагирующего компонента, а также уравнение 

неразрывности. С практической точки зрения 

интерес представляют стационарные режимы 

282


горения в горелочном устройстве конечного 

размера. Такие режимы реализуются при выходе 

горелочного устройства на стационарный режим 

работы. С учетом принятых предположений 

система уравнений примет вид: 

( T −T 

) 

1 ∂ ⎛ ∂T 

⎞ ∂ α 

⎜ 

g T 

⎟ 

g 

λgr 

−Vg 

− g S + 

r ∂r 

⎝ ∂r 

⎠ ∂r 

ε 

⎛ ⎞ 

+ 0 η 

n 

exp⎜ 

E 

Q k − a ⎟ = 0 

⎜ ⎟ 

⎝ 

RTg 

⎠ 

, (3) 

1 ∂ ⎛ ∂T 

⎞ 

⎜ 

g α 

λ ⎟ + ( − ) = 0 

sr 

T 

∂ 

g TS 

r r ⎝ ∂r 

⎠ 1 − ε 

, (4) 

1 ∂ ⎛ ∂η ⎞ ∂η 

⎜ Dr ⎟ − ρgVg 

− 

r ∂r 

⎝ ∂r 

⎠ ∂r 

⎛ ⎞ 

− ⋅ρ ⋅η 

n 

exp⎜ 

E 

k 

− a ⎟ 

g 

= 0 

⎜ ⎟ 

⎝ 

RTg 

⎠ , (5) 

Уравнение неразрывности 

∇ ⋅ ρgVg 

= 0 

, (6) 

T 

где g 

– температура газовой смеси; 

T s – 

температура пористого каркаса; t – время; r – 

λ , s , 

пространственная координата; g λ 

– 

эффективный коэффициент теплопроводности 

газа (g) и твердого тела (s); α – коэффициент 

c g , c 

теплообмена между фазами; s 

– удельная 

теплоемкость газа при постоянном объеме; 

Q 0 = Q 1 ⋅ ρg 

– тепловой эффект реакции; k – 

константа скорости; n – порядок реакции; 

E a – 

энергия активации; R – универсальная газовая 

постоянная; η – концентрация реагентов реакции 

или степень превращения; 

D = D ( T ) 

a 

0 / 273 exp( − S / T ) 

– коэффициент 

диффузии, который считаем в общем случае 

отличным от коэффициента 

κ g = λ g /( c gρ 

g ) 

температуропроводности 

. 

Система уравнений (1) – (6) замыкается 

граничными условиями на внутренней ( r = R ) 1 и 

( ) 

внешней 

r = R 2 поверхностях горелки. В 

качестве граничного условия на внутренней 

поверхности используем условие постоянной 

температуры, равной температуре холодного газа 

T 0 , и концентрации реагента, равной единице: 

⎪⎧ 

ρg,0Vg 

= A1 

( P = P0 

); 

r = R1 

: ⎨ 

⎪⎩ 

Tg 

= Ts 

= T0 

, η = 1. 

(7) 

На внешней поверхности задана температура 

T b , доля оставшегося реагента 

ηb 

и условие 

теплообмена твердого каркаса с газом по 

конвективному механизму и механизм и с 

теплообменником излучением: 

⎧Tg 

= Tb 

, η = ηb; 

⎪ 

r = R2 

: ⎨ ∂Ts 

4 4 

⎪ − λs 

= αe( 

Ts 

−Tb 

) − ε0σ( 

Ts 

−Tt 

). 

⎩ ∂x 

(8) 

В (7), (8) 

A 1 – начальный заданный расход 

газа; 

T 0 – начальная температура; 

P 0 – начальное 

давление (рассчитанное из (2)); 

ε 0 - показатель 

черноты; 

T b – температура горения газа; σ – 

постоянная Стефана–Больцмана; 

T t – температура 

теплообменника; 

α e – коэффициент внешнего 

теплообмена ( 

α e >> α 

); 

η b – доля 

непрореагировавшего реагента. 

Дифференциальные уравнения входящие в 

систему (1)–(7) аппроксимировались 

разностными, получившаяся система линейных 

уравнений решалась методом прогонки с 

итерациями. Полагая, что твердый каркас 

изготовлен из 

Al 2 03 

+Fe+Cr, а газ представляет 

собой смесь метана с воздухом (5% – 

CH 4 , 95% – 

воздуха), в соответствии с литературными 

данными [2], имеем: 

c s =1250 Дж/(кг·К), 

c g =2600 Дж/(кг·К), 

ε0 

=0.7, 

ρ s =3750 кг/м 3 , 

ρ g =0.717 кг/м 3 , 

λs 

λ g =0.0821 Вт/(м·К), 

Ea 

=8 Вт/(м·К), 

=150000 Дж/моль, 

Q 1 =55.05·10 6 Дж/м 3 , 

R1 

=0.15 м, 

R 2 =0.18 м, D = 0.186·10 -4 м 2 /c, a = 1.747 

S = 44.2 К, 

k 0 =5.6·10 

-9 

c, 

T 0 

V = 0 .05 ÷ 1 

=300 К, g 

м/c, 

m r = 

m p 

27.762 моль, =27.6106 моль. 

В расчетах определялись поля температуры 

газа, твердого каркаса, концентрацию реагента, 

давление и плотность газа. 

В качестве примера на рисунках представлены 

пространственные распределения температуры 

газа, каркаса и концентрации реагента вдоль 

радиуса горелки при различных скоростях подачи 

газа. При небольших скоростях зона реакции 

значительно проникает в глубь горелки (рис. б, 

кривые 1, 2), а при увеличении скорость за счет 

конвекции “сдувается” к внешней поверхности 

(рис. б, кривая 4). В последнем случае 

тепловыделение от химической реакции 

локализуется в узкой приповерхностной зоне 

горелки и, вследствие плохой теплопроводности 

газа, в случае низкого внутреннего теплообмена 

тепло от реакции не успевает проникать во 

внутреннюю область горелки. 

283


T,K 

900 

700 

500 

300 

0,15 0,17 

а 

η 

0,9 

0,7 

0,5 

0,3 

0,1 

1 

2 

3 

4 

1 

3 2 

4 

r,м 

0,15 0,17 r,м 

б 

Рис.1. Распределение температуры газа 

(сплошные кривые) и каркаса (пунктирные) (а), 

концентрации реагента (б) вдоль радиуса 

T 

горелки при : g,1 

=1000 К; 

η b = 0 

; α = 

10 Вт/(м 2·К); α e = 

200 Вт/(м 2·К), 

V g = 

1) 0.05 м/c; 2) 0.1 м/c; 3) 0.2 м/c; 4) 1 

м/c. 

Варьируя скорость подачи газа можно 

обеспечить сжигание газа в различных режимах, в 

том числе, так называемом сверхадиабатическом 

Скорость сжигания газа, рассчитываемая на 

основе специальных условий, температура 

каркаса и тепловой поток излучением растут с 

увеличением скорости подачи газ, что 

качественно согласуются с данными 

эксперимента. Высокая температура внешней 

поверхности, с одной стороны приводит к 

увеличению теплосъема (увеличению лучистого 

потока тепла), а с другой, в соответствии с 

литературными данными, может привести к 

нежелательным продуктам превращения при 

догорании газа. Это приводит к формулировке 

задачи оптимизации. 

Работа выполнена при финансовой поддержке 

РФФИ, грант № 05-03-98000 и программы 

«Энергосбережение СО РАН-06 


1. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М. 

Инфракрасная горелка на основе пористой 

керамики// VIII Международная высавкаконгресс 

"Энергосбережение и 

энергоэффективность", 16-17 ноября 2005 г., 

г. Томск. Материалы докладов, C.24-25. 

2. Физические величины: Справочник / А.П. 

Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский 

и др.: под ред. И.С. Григорьева, Е.З. 

Мейлихова,- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 

1232 с. 

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЧАСТИЧНОЙ РАЗГРУЗКИ 

ЭНЕРГОБЛОКОВ С БАРАБАННЫМИ КОТЛАМИ 

Шарапова Ю.В. 

Новосибирский государственный технический университет, Россия, г. Новосибирск, 

пр. Карла Маркса, 20 

E-mail: esmi2006@mail.ru 

В статье излагаются принципы построения 

автоматических систем частичной разгрузки 

энергоблоков с барабанными котлами, 

выполняемых в виде технологических защит 

0 

снижения нагрузки котла и блока до 50 0 . 

Приводятся результаты проверки 

работоспособности та-кой системы на ряде 

энергоблоков с газомазутными и пылеугольными 

котлами, анализируются ошибки при разработке 

этих систем. 

Технологические 

процессы 

теплоэнергетических установок иногда 

сопровождаются нештатными ситуациями, 

вызываемыми отклонениями параметров. 

Возникающие отклонения характеризуются 

небольшой величиной и скоростью развития. Эти 

отклонения могут быть ликвидированы 

оперативным персоналом (при небольших 

отклонениях и невысокой скорости развития) или 

автоматикой энергоблока. 

Объем автоматизации энергоблока включает 

несколько подсистем, обладающих разными 

приоритетами, которые ликвидируют эти 

нештатные ситуации. Ряд нештатных ситуаций 

может быть ликвидирован путем снижения 

нагрузки энергоблока с помощью 

технологических защит снижения нагрузки до 50 

0 

0 

(при отключении одного из двух работающих 

дымососов, дутьевых вентиляторов, 

284


регенеративных 

вращающихся 

воздухоподогревателей и др.) 

Подсистема технологических защит и 

блокировок энергоблоков обладает наивысшим 

приоритетом среди подсистем автоматизации. 

Известно, что технологические защиты можно 

делить на предельные, отключающие 

оборудование (блок, котел, турбину, питательный 

насос); снижающие нагрузку энергоблока, котла; 

локальные защиты. Степень освоения первых и 

0 

последних достаточна высока (95 0 

0 

и 100 0 ). 

Относительно технологических защит снижения 

нагрузки (ТЗСН) энергоблока и котла (до 50 0 ) 

можно сказать, что они до сих пор недостаточно 

освоены. Причины недостаточной освоенности 

ТЗСН следующие, в основном формальные: 

• если принять во внимание, 

рассматриваемые нештатные ситуации, 

вызывающие срабатывание ТЗСН, то они не 

требуют весьма быстрой реакции систем 

автоматизации по ликвидации или 

предотвращению развития аварийной ситуации; 

• с учетом достаточности скородействия 

оператора аварийные ситуации могут 

быть стабилизированы оперативным 

персоналом; 

• директивные материалы 

весьма расплывчато трактуют обязательность 

внедрения этих защит, предписывая 

необходимость отработки статических режимов 

работы при пониженных нагрузках и 

динамических режимов разгрузки. 

Однако наряду с формальными причинами 

недостаточного внедрения имеются технические 

причины, осложняющие внедрение ТЗСН ЭБ и К 

0 

50 0 . Актуальность освоения этих защит 

0 

достаточно велика: тотальная степень износа 

энергетического оборудования настолько велика, 

что вызывает значительный рост числа нештатных 

аварийных ситуаций; оперативный персонал 

далеко не всегда способен перевести блок (котел) 

0 

на 50 0 нагрузку; расширяющееся внедрение 

АСУ ТП требует решения технических проблем 

перевода оборудования на сниженную нагрузку 

0 

(50-60 0 номинальной), а современная 

микропроцессорная техническая база позволяет 

решать технические задачи любой сложности. 

Настоящая работа посвящена вопросам перевода 

энергоблоков с газомазутными и пылеугольными 

котлами мощностью 160 и 200 МВт на 

0 

сниженную (50 0 ) нагрузку при отключении 

одного из парных механизмов (дымососов, 

дутьевых вентиляторов, регенеративных 

вращающихся 

воздухоподогревателей, 

вентиляторов первичного воздуха или 

мельничных вентиляторов питательных насосов 

без включения резервного, вентиляторов) и 

повышении температуры первичного и 

вторичного пара. Сопутствующим фактором 

внедрению является то, что реальная остающаяся 

0 

нагрузка составляет: 60 0 (по 

производительности оставшегося в работе 

механизма), что является низшей границей 

регулируемого диапазона пылеугольного котла (за 

исключением котлов с жидким шлакоудалением, 

для которых граница 70 0 ) и практически 

серединой регулируемого 

. 

диапазона для газомазутного котла – 30-100 0 

0 

0 

ОЦЕНКА НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОТ АКТИВНЫХ 

ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТА 

Юхнов В.Е. 


E-mail: elf@tpu.ru 

Известно, что тепловое состояние активных 

элементов зависит от коэффициента теплоотдачи 

между нагретыми поверхностями 

магнитопровода, катушки электромагнита и 

окружающей средой. Поэтому, на практике 

интенсивность теплообмена оценивается 

единственным параметром − максимальным 

перегревом электромагнита, т.е. превышением его 

температуры над температурой окружающей 

среды. Классическое решение данной задачи 

известно [1] и определяется, главным образом, 

геометрией рассматриваемого элемента. 

Рассмотрим приближенный способ расчета 

отношения термических сопротивлений 

теплопроводности к теплообмену − чисел Био, в 

неустановившемся режиме по известным из опыта 

температурам на поверхности активного элемента. 

Физическая постановка задачи 

Дан шихтованный пакет активной стали 

электромагнитного устройства, изображенный на 

рис.1, выполненный в форме прямоугольного 

параллелепипеда толщиной b, высотой H и длиной 

l, в котором слоевая структура может быть 

285


представлена в виде сплошной среды с 

заданными свойствами. В начальный момент 

времени τ=0 температура пакета равна 

температуре окружающей среды и равна t 0 . 

Тепловыделение в пакете не зависит от времени, 

пространственных координат и температуры. 

Теплообмен между поверхностями пакета и 

окружающей средой происходит по закону 

Ньютона. Температура охлаждающей среды для 

каждой поверхности известны. 

Исходные данные: b=0,16 м, H=0,48 м, l=1 м, 

коэффициент поперечной теплопроводности 

λ x =1,16 Вт/(м·K), а вдоль листов λ y =45,37 Вт/(м·K), 

удельная теплоемкость электротехнической стали 

ρс p =3,5·10 6 Дж/(м 3·K), удельная мощность 

внутренних источников теплоты 

q V =3,024·10 4 Вт/м 3 , температура окружающей 

среды t ос =35 о С. 

e 2 =−1,2056; при Y * =R, a 3 =0,588, b 3 =5,048, 

c 3 =−6,968, d 3 =3,84, e 3 =−1,92; при Y * =0, a 4 =0,588, 

b 4 =5,048, c 4 =−6,968, d 4 =3,84, e 4 =−1,92. 

Распределение превышения температуры 

θ(X,Y,Fo) в исследуемой области, приведено на 

рис.2. 

Рис.2. Распределение θ(X,Y,Fo) в сечении 

пакета при Fo=1; Po=19,07 

Рис.1. Схема к расчету тепловых потерь в 

пакете 

Применение теории подобия позволяет 

получить частное решение в относительном виде 

для ряда тождественных, подобных задач. Таким 

образом, форма представления решения задачи в 

безразмерном виде позволяет, во-первых, 

сократить число аргументов и тем самым 

упростить обработку результатов эксперимента и 

получение зависимости между величинами, а вовторых, 

обобщить данные единичного опыта или 

аналитического решения на многие подобные 

между собой случаи. 

На основе данных о локальных значениях 

превышения температуры на каждой поверхности 

исследуемой области, полученных при 

проведении числового эксперимента, и их 

дальнейшей обработки по методу наименьших 

квадратов определяются аппроксимирующие 


* 2 3 4 

θ 

n( X , Y) 

= an + bY 

n 

+ cnY + dnY + enY 

, 

(1) 

где n=1, 2; 

* 2 3 4 

θ 

n( X , Y ) = an + bnX + cnX + dnX + enX 

, 

(2) 

где n=3, 4. 

Используемые здесь коэффициенты 

аппроксимации для Fo=1: при X * =1, a 1 =0,588, 

b 1 =0,7917, c 1 =−1,9271, d 1 =1,1574, e 1 =−1,2056; при 

X * =0, a 2 =0,588, b 2 =0,7917, c 2 =−1,9271, d 2 =1,1574, 

Оно восстановлено по известным функциям 

(1), (2) на границе и зависимости между 

превышениями температуры в активном элементе, 

которая впервые была предложена профессором 

Г.П. Бойковым [2]. 

Как показал расчет, погрешность 

восстановления температурного поля 

приведенного на рис.2 относительно полученного 

по точному решению не превышает 0,6 %. Здесь 

точное аналитическое решение задачи 

нестационарной теплопроводности для 

сформулированной задачи было получено 

методом конечных интегральных преобразований 

[3, 4]. 

Для определения условий теплообмена 

вычисление чисел Био необходимо проводить в 

соответствии с теорией подобия из закона 

теплообмена Ньютона. 

∂θ4 

/ ∂X 

Bi1 = − = 

* 

θ4( XY , ) X = 1 

2 3 

b4 + 2c4X + 3d4X + 4e4X 

=− 

2 3 4 

a4 + b4X + c4X + d4X + e4X X = 1; 

∂θ4/ 

∂X 

b4 

Bi2 = = 

* 

θ4( XY , ) X 

a 

= 0 4 X = 0; 

∂θ2 

/ ∂Y 

Bi3 = − = 

* 

θ2( X , Y ) Y= 

R 

2 3 

b2 + 2cY 2 

+ 3d2Y + 4eY 

2 

=− 

2 3 4 

a2 + bY 

2 

+ c2Y + d2Y + eY 

2 Y= 

R; 

∂θ2/ 

∂Y 

b2 

Bi4 = = 

* 

θ2( X , Y) Y 

a 

= 0 2 Y = 0. (3) 

В результате расчета по уравнениям (3) 

определяются числа Био характеризующие 

286


условия теплообмена между активным элементом 

электротехнического устройства и окружающей 

средой по известному локальному распределению 

нестационарной избыточной температуры на его 

поверхности. Данные расчета приведены в 

таблице. Проверка корректности проведенного 

расчета температуры и чисел Био осуществляется 

в соответствии с уравнениями (4). Здесь, в 

отличие от уравнений (3), вместо функциональной 

зависимости температуры и ее производной на 

поверхности пакета использованы их аналоги в 

аналитической форме. 

Bi 

Bi 

Bi 

Bi 

1 

2 

3 

4 

=− 

p 

k 

∑∑ 

j= 0 i= 

0 

p 

k 

∑∑A 

Bi 

j= 0 i= 

0 

= θ ( XY , ,Fo) 

=− 

p 

p 

k 

∑∑ 

j= 0 i= 

0 

k 

A ( −µ sinµ + Bi cos µ ) 

i, j i i 2 i 

i, j 2 

∑∑B 

Bi 

j= 0 i= 

0 

= θ ( XY , ,Fo) 

θ( XY , ,Fo) 

X = 0 

; 

i, j j j 4 j 

X = 1 

B ( −γ sinγ R+ Bi cos γ R) 

i, j 4 

θ( XY , ,Fo) 

Y = 0, (4) 

где 

K2( γ 

j, Y) 

Ai, j=µ iT1( µ 

i, γj,Fo) 

K11( µ 

i) K22( γ 

j) 

, 

K1( µ 

i, X) 

Bi, j=γ jT1( µ 

i, γj,Fo) 

K11( µ 

i) K22( γ 

j) 

. 

; 

Y= 

R 

; 

результатов расчета чисел Био по уравнениям (3) 

относительно исходных данных, выражение для 

которого имеет вид 

Biòî ÷. 

− Bi 

ε= 

Bi 

òî ÷. 

ðàñ÷. 

100 

, %. 

Таблица. Погрешность расчета чисел Био 

Исходные Расчет Проверка ε, % 

данные по (3) по (4) 

Bi 1 8,64 8,585 8,639 −0,64 

Bi 2 8,64 8,585 8,64 −0,64 

Bi 3 1,38 1,346 1,38 −2,44 

Bi 4 1,38 1,346 1,38 −2,44 

Вывод 

Предложен простой способ определения чисел 

Био для прямоугольного активного элемента 

электромагнита с постоянными равномерно 

распределенными внутренними источниками 

теплоты при нестационарном тепловом состоянии 

с погрешностью менее 3 %. 


1. Лыков А.В. Теория теплопроводности − М.: 

Высшая школа, 1967. − 599 с. 

2. Бойков Г.П. Закон связи между избыточными 

температурами тел конечных размеров // 

Инж.-физ. журн. − 1962. − № 3, Т. 5. − 

С. 107–109. 

3. Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. 

Уравнения в частных производных 

математической физики − М.: Высшая школа, 

1970. − 710 с. 

4. Логинов В.С., Юхнов В.Е. Влияние входных 

параметров на максимальную температуру 

нажимной плиты турбогенератора // Известия 

ТПУ. – 2004. – № 4, Т. 307. – С. 131–133. 

Результаты этих вычислений приведены в 

таблице. Проведена оценка отклонения 

287


288


ДИЗАЙН И 

ТЕХНОЛОГИЯ 

ХУДОЖЕСТВЕННОЙ 

ОБРАБОТКИ 

МАТЕРИАЛОВ


ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДИЗАЙНЕ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 

ВСТАВОК ИЗ МРАМОРОВ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ 

Анисимова А.А. 

Иркутский государственный технический университет, Россия, г. Иркутск, 


E-mail: aanisim@istu.edu 

В последнее время возрастает интерес к 

природным материалам, используемым в дизайне. 

В ювелирной и камнерезной отраслях наряду с 

традиционными камнями стали применять 

камнесамоцветное сырье, ранее не 

использовавшееся в дизайне украшений и 

изделий. Примером этому может служить мрамор. 

Мрамор широко известен и используется 

человеком с древнейших времен и до наших дней. 

Такой популярности немало способствовала 

географическая распространенность его 

месторождений как в мире (Греция, Италия, 

Австрия, Франция, Норвегия, США, Куба и т.д.), 

так и в России, и в частности, на территории 

Иркутской области. Но, несмотря на достаточную 

изученность геологии месторождений, 

петрографического, минералогического и 

химического состава мраморов, остается много 

вопросов, связанных с геммологическими и 

дизайнерскими свойствами этого материала. 

Слабо изучены и технологические возможности 

мрамора в его новом качестве декоративного и 

ювелирного материала. Необходимо создавать 

научную основу для использования мрамора в 

дизайне ювелирных и камнерезных изделий, 

мозаике, мелкой пластике. 

В Иркутской области находится несколько 

широко известных в России месторождений, а 

также перспективных проявлений мраморов с 

очень широкой цветовой гаммой и с прекрасными 

и неповторимыми структурно-текстурными 

характеристиками. Это месторождения: 

Буровщина – розовые кальцитовые мраморы (и 

кальцифиры), Бугульдейка – белые и серые 

кальцитовые мраморы, Мало-Быстринское – 

серые доломит-кальцитовые мраморы, Онотское и 

Савинское месторождения – серые, белые, 

желтоватые магнезитовые и доломитовые 

мраморы, а также Фатуйское проявление – 

красноватые и серые доломитовые и кальцитдоломитовые 

мраморы. Каждое из этих 

месторождений отличается своими 

неповторимыми особенностями и располагает 

уникальным декоративно-художественным 

материалом. 

В результате оценки по трем основным 

параметрам - цвету, текстуре и фактуре, 

определяющим декоративность камня, в основной 

своей массе мраморы Иркутской области 

принадлежат к высокодекоративным разностям 

(белые мраморы Бугульдейского месторождения, 

розовые мраморы Буровщины, красноватые с 

рисунком мраморы Фатуйского проявления) и 

декоративным разностям (серые, однотонноокрашенные 

Савинского месторождения). В связи 

с этим возможно использование их в новой для 

этого вида декоративных камней сфере - 

ювелирной. 

Для изучения возможности использования 

мраморов Иркутской области в качестве вставок в 

ювелирные изделия в мастерской кафедры 

геммологии ИрГТУ были изготовлены кабошоны 

различной формы из наиболее декоративных 

разновидностей мраморов: из месторождения 

розовых мраморов «Буровщина» и из 

месторождений цветных мраморов Онотско- 

Савинского междуречья – Савинского и 

Фатуйского. 

Кабошон из красновато-розового мрамора 

месторождения Буровщина изготовлен в форме 

параллелограмма, от каждой стороны которого 

отшлифована грань. Две противоположные грани 

находятся под углом примерно 50-55 0 к основанию 

кабошона, а две другие, также противоположные, 

под углом 75-80 0 . Из-за такой разницы в углах 

наклона граней получилось, что первые две 

соединяются между собой и с остальными двумя, 

а те, что имеют меньший угол наклона – только с 

первыми двумя, не соприкасаясь между собой. 

Все грани плавно переходят одна в другую, не 

образуя ребер на границах. Вид кабошона – 

высокий. Мрамор, из которого изготовлен 

кабошон имеет среднекристаллическую структуру 

и содержит 10-15% включений пироксена, 

который неравномерно распределен по всему 

кабошону. Пироксен темно-зеленого цвета и 

образует как скопления, так и единичные зерна. 

Несмотря на то, что декоративно-поделочные 

породы с гранобластовой структурой средне- и 

крупнокристаллической текстурой обычно плохо 

поддаются обработке из-за непрочного 

соединения зерен, этот мрамор достаточно легко 

обрабатывается как при распиловке, так и при 

шлифовке и полировке. После полирования 

мрамор принимает зеркальный блеск. 

Второй кабошон, изготовленный также из 

мрамора месторождения «Буровщина», чистого, 

молочно-розового цвета. Форма кабошона – 

«маркиз» средний по высоте. Зерна кальцита, 

составляющего основной объем кабошона, 

окрашены неравномерно: одни молочно-розовые 

непросвечивающие, другие более насыщеннорозовые 

полупрозрачные. В мраморе 

присутствуют обособленые зерна кварца размером 

290

Секция 11: Дизайн и технология художественной обработки материалов 

1 - 2 мм в поперечнике. На просвет в кабошоне 

четко видны линии спайности как в одном, так и в 

двух направлениях. При повороте кабошона на 

свету, в нем наблюдается эффект слабо 

проявленной иризации. Несмотря на крупные 

размеры зерен, мрамор не растрескался и не 

раскрошился при распиловке; легко поддавался 

шлифованию, а после полировки приобрел 

зеркальный блеск. 

Из мраморов Онотско-Савинского междуречья 

изготовлено 3 кабошона различной формы, 

размера и цвета. Один из них представлен белым 

мрамором с красновато-коричневыми и темносерыми 

областями, причем в некоторых местах 

есть отдельные красновато-коричневые и темносерые 

области и смешанные. Мрамор 

крупнокристаллический и по всему кабошону 

видна сеть мелких трещинок, которые не влияют 

на поведение мрамора при распиловке, но 

довольно хорошо заметны после полировки. 

Мрамор хорошо поддается обработке, неплохо 

принимает полировку. Форма кабошона «маркиз» 

среднего вида. 

Второй кабошон изготовлен из 

среднекристаллической 

разновидности 

магнезитового мрамора. Окраска кабошона 

полосчатая, представлена полосами желтоватыми, 

серыми и светло-серыми с оттенком желтого 

магнезита. Полосы расположены поперек 

кабошона и на одной его стороне хорошо видна 

трещина размером 7 мм (длина кабошона 20 мм, 

ширина 8 мм). Кабошон низкий, по форме – 

«маркиз». Средне и крупнокристаллические 

разновидности мраморов Савинского 

месторождения поддаются обработке, но 

большинство из них начинают крошиться еще при 

распиловке. Намного лучше обрабатываются 

мелкокристаллические разности. 

Третий кабошон изготовлен из 

мелкокристаллического мрамора, полосчатой 

текстуры. Полосы серого и белого цветов и 

кабошон не имеет трещин. Форма кабошона 

нестандартная: основание квадратное и от него 

вверх плавно закругляются грани, соединяясь над 

местом пересечения диагоналей квадрата. Высота 

кабошона 9 мм. Этот образец изготавливался 

довольно легко, при распиловке и шлифовке не 

крошился, но блестящий, полированный вид и 

хороший глянец он не приобрел. 

Два других кабошона изготовлены из мрамора 

Фатуйского проявления. Форма одного изделия 

овальная, но не симметричная: один край высотой 

5 мм, другой 2 мм, вид низкий. Форма второго – 

необычная: основание его имеет вид трапеции. 

Все грани кабошона закруглены и соединяются в 

точке, расположенной ближе к меньшей стороне 

трапеции на высоте 8 мм (длина кабошона 21 мм, 

ширина основания с одной стороны 5 мм, с другой 

– 9 мм.). Мрамор, из которого он изготовлен, 

является высокодекоративным: насыщенного 

красновато-коричневого 

цвета, 

мелкокристаллической структуры, пятнистополосчатой 

текстуры, что в совокупности 

образует красивый, необычный рисунок. Цвет 

мрамора в кабошоне варьирует от светлого 

розоватого и до темного красновато-коричневого. 

Эта разновидность очень хорошо и легко 

обрабатывается: при распиловке не крошится в 

любом направлении, легко шлифуется и 

принимает полировку. Внешне вышеописанная 

разновидность сильно напоминает яшму и по 

декоративности ей не уступает. К тому же изделия 

из мраморов обычно имеют невысокую стоимость. 

Из всех разновидностей мраморов Иркутской 

области, мраморы Фатуйского проявления 

являются наиболее перспективными для 

использования в качестве вставок в ювелирные 


Изготовленные кабошоны и вставки из 

мраморов месторождений Буровщина, Савинское, 

Фатуйского проявления показали их высокие 

декоративно-художественные и технологические 

характеристики. Таким образом, из некоторых 

разновидностей мрамора возможно изготовление 

ювелирных изделий таких как: подвески, серьги и 

кольца с использованием кабошонов из 

мелкокристаллических разновидностей мрамора, а 

также бусы и броши. 

Кроме этого стремительными темпами 

изменяется мода на те или иные изделия из 

природных облицовочных и декоративноподелочных 

камней, используются новые 

нетрадиционные материалы. В обиход входят 

изделия, которые раньше никогда не 

изготавливались из мрамора, но сейчас 

пользуются большим спросом. Благодаря этим 

факторам мраморы Иркутской области являются 

перспективным декоративно-художественным 

материалом в различных, в том числе 

нетрадиционных, сферах использования, 

например, в ювелирных изделиях. 


1. Павловский Е.В. Геология Прибайкалья. 

Путеводитель. Иркутск, 1969 

2. Синкенкес Дж. Руководство по обработке 

драгоценных и поделочных камней. М., 1989 

291


ДИЗАЙН-ПРОЕКТ ОСВЕЩЕНИЯ КРАСНОЯРСКОЙ 

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 

Бакулев А.С., Трубач А.В., Белова О.В. 


E-mail: analog@mail.tomsknet.ru 

Енисей - самая полноводная река нашей 

страны. Красноярская ГЭС - первая 

гидроэлектростанция на реке Енисей. Общая 

длина по гребню составляет 1072,5 м. Средняя 

высота русловой части 117 м. (максимальная 128 

м.). Общий вес плотины составляет 15 млн. тонн. 

K 1995 году степень износа гидроагрегатов 

Красноярской ГЭС приблизилась к уровню 50%, 

поэтому было принято решение о реконструкции 

гидроагрегатов и модернизации оборудования 

станции. Программа реконструкции рассчитана до 

2010 года и предусматривает наравне с другими 

мероприятиями архитектурно – художественное 

освещение плотины. 

Концептуально разработка дизайн-проекта 

предусматривает освещение следующих 

структурных элементов (рисунок 1): 

1. Напорные водоводы (станционная часть 

плотины). 

2. Водосливная часть плотины. 

3. Гребень плотины. 

4. Береговые части. 

5. Внешний вид машинного зала. 

При создании дизайн проекта освещения 

Красноярской ГЭС ставились следующие цели: 

• При помощи освещения подчеркнуть 

масштабность и величественность плотины, 

основные конструктивно – структурные 

элементы ГЭС, её функциональное 

назначение – энергетический комплекс. 

• Выделить напорные водоводы. 

• Подсветка водосливной части плотины. 

• Световое выделение плотины, как одной из 

достопримечательностей города Красноярска 

в вечернее и ночное время. 

Архитектурное освещение Красноярской ГЭС 

осуществляется посредством использования 

следующих видов освещения: локального, 

заливающего и контурного. 

Локальное освещение напорных водоводов 

акцентировано на боковые грани и промежутки 

между ними с целью выявления объемности и 

рельефности. 

Заливающие освещение водосливной части 

плотины выполнено по принципу имитации 

падающих потоков воды. 

Контурное освещение гребня плотины 

выполнено светодиодными линейками. Сплошная 

световая линия позволяет объединить ГЭС в 

единую композицию. 

Плоскость над напорными водоводами имеет 

подсветку в виде световых факелов направленных 

вниз и создающих эффект водопада. 

Береговые части плотины обозначены 

точечными световыми пятнами на наклонной 

поверхности ГЭС. 

Цветовое решение плотины выполнено в белоголубых 

тонах и допускает цветодинамический 

эффект в диапазоне цветов радуги. 

Критерием разработки дизайн-проекта 

освещения принято восприятие зрителем 

величественности панорамы ГЭС с характерных 

видовых точек: левый берег, правый берег, мост 

через р. Енисей. 

Дизайн-проект освещения КГЭС представлен 

на рисунке 1. 

Освещаемые элементы ГЭС и наименование 

осветительных приборов приводятся в таблицах. 

Рисунок 1 Вид КГЭС в ночное время. 

Таблица 1 – Объекты и осветительная техника заливающего освещения ГЭС. 

292


№ 

3 

4 

2 

Объекты 

подсветки 

Осветительный 

прибор 

Производитель 

Кол-во 

штук 



света, Вт 

Гребень платины Юпитер 400 W Светотехника 31 400 12400 

Верхняя часть Floodlights 

станционной Mutanti 

Disano 27 400 10800 

платины 

Floodlights 

Mutanti 

Disano 27 400 10800 

FMD 2000 

Sylvania 8 2000 16000 

Rectangular 

Правая часть 

FMD 1000 

береговой 

Sylvania 8 1000 8000 

Rectangular 


FMD 1000 

Sylvania 1 1000 1000 

Asymmetrical 

FMD 1000 

Правая часть Asymmetrical 

Sylvania 1 1000 1000 

русловой 

Floodlights 


Mutanti 

Disano 1 400 400 

ArenaVision Philips 2 1000 2000 

FMD 2000 

Левая часть 

Sylvania 10 2000 20000 

Rectangular 

береговой 

FMD 1000 


Sylvania 10 1000 10000 

Asymmetrical 

Floodlights 

Левая часть 

Disano 1 400 400 

Mutanti 

русловой 

FMD 1000 


Sylvania 2 1000 2000 

Circular 

Floodlights 

Mutanti 

Disano 9 400 3600 

Водосливная FMD 1000 

часть платины Asymmetrical 

Sylvania 7 1000 7000 

FMD 1000 

Circular 

Sylvania 11 1000 11000 

Общая 

мощность, Вт 

Таблица 2 – Объекты и осветительная техника акцентирующего освещения ГЭС. 

№ 

1 

5 



Напорные 

водоводы 

Опоры шлюзов 

нижнего бьефа 


прибор 


Кол-во 

штук 




ArenaVision Philips 49 2000 98000 

Floodlights 

Mutanti 

Disano 52 400 20800 

Общая 


Таблица 3 – Объекты и осветительная техника контурного освещения ГЭС. 

№ 



3 Гребень платины 


прибор 

Светодиодный 

шнур 


Кол-во 

штук 




Гельветика-Т 5000 м 4.7 Вт/м 23500 

Общая 


293


СВЕТОВОЙ КОМПЛЕКС МУЗЕЯ СОВРЕМЕННЫХ 

ИСКУССТВ В РАМКАХ 

КОНЦЕПЦИИИ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ Г. ТОМСКА 

Бикбаева А.Р., Сеченов А.С., Овчаров А.Т. 



, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

Сегодня в мире архитектуры 

и дизайнаа все 

большее внимание уделяется поиску новых, 

неординарных архитектурных и светотехнических 

решений 

с использованием новейших технологий 

в области строительства и освещения. Теперь 

архитектурные замыслы сводятся не просто к 

построению отдельного объекта, а к созданию 

комплексных 

программ 

художественной 

организации 

отдельных 

фрагментов 

города, 

архитектурных 

ансамблей 

и программы их 

комплексной 

подсветки. 

Залогом 

успешного 

решения 

этих задач является 

тесное 

сотрудничество архитекторов и светодизайнеров 

уже на стадии проектирования объекта. 

Примером такогоо решения является проект 

музея 

современных 

искусств в г. Томске, 

объединяющий архитектурный раздел и наружное 

освещение. 

На 

начальной стадии проектирования 

на 

обсуждение были вынесены не только вопросы 

конструкции 

здания и его архитектурного 

освещения, а такие важные моменты как роль и 

место в городской застройке, включение музея в 

световой 

комплекс архитектурныхх объектов. 

Последний вопрос был актуален в связи с 

принятой 

в г.Томске «Концепцией наружного 

освещения г. Томска на период до 2010г.», 

согласноо 

которой главным 

принципом при 

организации 

комплексность. 

световой 

среды 


1. Архитектурная 

композиция 

При проектировании 

здания 

музея 

архитекторами было 

принято решение выделить 

его своеобразной 

формой, 

имеющей облик 

композиции «Современная архитектура» Якова 

Чернихова. 

Здание символизирует 

время 

и 

непостоянство формы и будто находится в 

постоянном движении, закручиваясь во все новые 

и новые 

композиции. Многоуровневое решение 

пространства сочетает в себе стоянку и террасу, 

находящуюся над ней. 

2. Расположение 

в структуре 

города 

Музей современных искусств запроектирован в 

центральной 

части 

города 

Томск, 

непосредственно в историко-культурной зоне. 

Чтобы не нарушить историческую застройку 


части 

города, здание 

музея 

выносится за пределы городских застроек, на 

набережную реки Томь. Таким образом, здание, 

выполненное в современных 

конструкциях и 

материалах, является завершающим элементом 

музейнойй 

среды, создаваемой 

областным 

художественным 

музеем, театром юного зрителя и 

зрелищным центром «Аэлита». 

3. Световой комплекс музея современных 

искусств в рамках 

концепции 


освещения г. Томска. 

Главной задачей при проектированиии здания 

музея и его освещения явилось включение 

музейного 

комплекса 

в единую световую 

композицию. Согласно концепции наружного 

освещения г. Томска архитектурный объект не в 

коем 

случае не 

должен освещаться локально, 

отдельно от всего архитектурного комплекса 

культурно-исторического центра, даже если он 

вынесен за пределы этого центра. 

Основной 

замысел световой 

композиции 

заключается в том, что само здание является 

центром схождения всех дорожных и пешеходных 

связей, которые как лучи направлены к «светилу 

знаний» - зданию 

музея. Эти 

«лучики» и служат 

тем самым соединительным 

звеном между 


комплексом. 

частью города и музейным 

Рис.1. 

Проект 

освещения 

здания 

музея 

современных искусств и прилегающей территории 

Освещение 

автомобильных 

дорог 

на 

территории 

музея 

выполняется с помощью 

светильников Fernandes и Fernandes-mini фирмы 

«ВНИСИ-Шредер». 

Обладая 

причудливой Г- 

образной формой 

опор, светящимися оптическими 

блоками 

светильники 

образуют «световые 

коридоры», ведущие к зданию 

музея. 

Для 

освещения 

террасы 

в проекте 

используются светильники 

- световые столбы, 

обозначающие контуры задуманной композиции. 

С помощью полых протяженных 

жестких 

световодов освещается территория автостоянок, 

находящихся под 

террасой, при этом выделяются 

контуры здания. Днем же существенный 

вклад в 

освещение автостоянок вносит естественный свет, 

294


проходящий через предусмотренные 

конструкцией здания световые проемы в верхнем 

уровне. 

Освещение парковой зоны, пешеходных 

дорожек, расположенных на территории здания 

музея выполняется с помощью светильников с 

вторичным отражателем “Light column” фирмы 

Philips. Нетрадиционная конструкция 

светильников привносит разнообразие и придает 

привлекательность к системе освещения, когда 

сама световая точка выступает в роли малой 

архитектурной формы. 

Прилегающая к зданию территория 

предназначена для отдыха жителей города и имеет 

познавательный аспект, который осуществляется 

идеей экспозиции скульптур под открытым небом. 

Скульптуры выделяются светом 

металлогалогенных ламп с помощью встроенных 

в постамент светильников и являются некими 

остановочными пунктами на пути к 

притягательному образу, положенному в основу 

композиции здания. 

Этот образ представляет собой незамкнутый 

круг, набранный из множества плоскостей 

закрученных по радиусу. И так как основной 

архитектурный интерес находится скорее в общих 

формах, чем в подробностях, на здании создаются 

контуры в форме световых линий на фоне слабо и 

диффузно освещенного фасада. Здание музея 

освещается светящимися трубками трех цветов 

(красный, синий и желтый), которые 

подчеркивают композиционное построение 

здания. 

Использование цвета при освещении позволяет 

обеспечить зданию музея яркую в прямом смысле 

слова индивидуальность и более эффектно 

подчеркнуть архитектурный образ. 

Еще одной архитектурной особенностью 

здания является высокая степень остекления. Свет 

и яркие тона - определяющие элементы 

оформления зданий 21 века. Поэтому архитектура 

стеклянных фасадов уже не только дань моде, - 

она является строительным стилем будущего 

столетия [3]. Стекло воспринимается как символ 

открытости и прозрачности. 

Для подсветки стеклянных фасадов 

использован прием светящихся фасадов, когда 

освещение создается проходящим через стекло 

светом из интерьера, для чего выполняется 

программирование внутреннего освещения. 

Осветительные приборы располагаются внутри 

здания на подвесном потолке с таким расчетом, 

чтобы из точки наблюдения были видны 

достаточно равномерно освещенные поверхности 

за остеклением. 

Прием придает новые визуальные качества 

тектоническому облику сооружения за счет 

выявления невидимой днем внутренней структуры 

здания музея. 

В центральной части музейного комплекса 

имеется искусственный водоем, который 

пронизывает дугообразная плоскость, несущая в 

себе функцию наземно-подземного перехода, 

соединяющего противоположные концы здания и 

блок кафе-ресторана. 

«Концепция наружного освещения г. Томска 

на период до 2010 г.» содержит еще один важный 

принцип создания гармоничной световой картины 

города – принцип маяков, позволяющий создать 

притягательный образ доминирующих зданий, 

формирующих “световой каркас” города. 

Таковым маяком, служащим ориентиром в 

городском пространстве, видимым человеком 

издалека, является лестнично-лифтовый холл. С 

помощью полых протяженных световодов 

красного цвета, подчеркивающего цветовой 

замысел композиции, создается некая дорожка к 

этой доминанте музейного комплекса, к которой 

примыкает прямоугольный объем, проходящий 

через здание насквозь. Пара мощных лучей в 

ночном небе, исходящих от прожекторов, 

установленных на доминирующей части 

конструкции, задаст достаточно четкое 

направление движения по «световым коридорам» 

в центр интересного, познавательного и 

современного. 

Объект размещен в трех уровнях и может 

обозреваться с разных площадок. Такого уровня 

специализированных музеев в Сибири нет. А со 

стороны левого берега реки здание будет 

выдвигаться на первый план и, таким образом, 

служить «визитной карточкой» города. 

Таким образом, использование принципов, 

заложенных в концепцию наружного освещения, 

можно включить музейный комплекс в единую 

световую композицию , привносящую гармонию в 

вечерний образ г.Томска. 


1. Овчаров А.Т. Город и свет: 

взаимопонимание.//На стройках города. - 

2005 

2. Современный фасад: архитектура + дизайн. 

http://d-c.spb.ru 

3. Остекленные фасады - любые архитектурные 

решения. http://www.simwin.ru 

295


УЧЕТ ТЕХНОЛОГИИИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ 

ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛА 

Варфоломеева О.В. 

Новосибирский государственный технический университет, Россия, 

г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20 

E-mail: mm@mail.fam.nstu.ru 

Дизайн в современном понимании – это 

специфическая сфера проектной деятельности по 

разработке предметно-пространственной среды – 

в целом, и отдельных её компонентов, а также 

жизненных ситуаций с целью 

приданиярезультатам проектирования высоких 

потребительских свойств и эстетических качеств, 

оптимизации и гармонизации их взаимодействия с 

человеком и обществом [2]. Согласно принципам 

дизайна, изготовляемое изделие должно отвечать 

целому ряду требований: конструкция и форма 

изделия должна обеспечивать социальноэкономические, 

технические, эргономические и 

эстетические аспекты его качества. Поэтому, при 

изготовлениихудожественного 

изделия 

необходимо стремиться максимально выявить и 

показать своеобразную красоту и декоративные 

свойства изделия и используемых материалов. 

Выбирая ту или иную технологию для 

воплощения художественного замысла, нужно 

учитывать не только экономическую 

эффективность, но и особенности различных 

способов обработки, влияющих как на сам 

процесс формообразования изделия, так и на его 

эстетическую сторону [1].. Эстетическая 

выразительность формы изделия – это и его 

завершенность, и своеобразное, диалектическое 

единство природного и социального, 

утилитарного и эстетического. 

Художественное изделие, выполненное по той 

или иной технологии, приобретает присущие ей 

определенные черты и характерные особенности. 

При проектированиихудожественных изделий 

следует учитывать специфические особенности 

материала и способы его обработки, поскольку 

существует определенная взаимозависимость 

между материалом и его обработкой.Отсюда 

следует, что приизготовлении изделия нужно 

стремиться максимально выявить и показать 

своеобразную красоту и декоративные свойства 

используемых материалов. 

Художественные изделия из металла 

различают по назначению, по виду металла и 

сплава, способу изготовления и характеру 

украшения, художественной отделке, по месту 

изготовления. Со свойствами металла связаны и 

конструктивные и функциональные особенности 

будущиххудожественных изделий. Металлические 

материалы уже много эпох составляют базу 

развития человеческой цивилизации и лежат в 

основе большинства предметов окружающей 

среды. Десятки веков металлы являлись основой 

развития человеческой цивилизации. 

Металлические материалы, и сейчас являются 

одним из основных современных материалов, 

используемых при изготовлении художественных 

и промышленных изделий. Они отличаются 

высокими механическими характеристиками, 

долговечностью, технологичностью и наличием 

других свойств, обеспечивающих их широкое 

применение во всех областях дизайна – от 

монументальных конструкций, до произведений 

ювелирного искусства. Металл, является одним из 

ярчайших средств выражения художественной 

мысли [3]. 

Так, например, скульптурные металлические 

конструкции, предназначенные для украшения 

улиц в городе Омске, выполнены с применением 

сварки (рис.1,2). Данная технология является 

одним из экономичных способов неразъемного 

соединения отдельных металлических частей в 

единое целое путем их сплавления или 

совместного деформирования, в результате чего 

возникают прочные связи между атомами 

соединяемых материалов. Скульптурные 

композиции, сконструированные на основе 

простых металлических форм, используют 

утильсырьё (обрезки труб, арматуру и др.) которое 

является доступным, экономичным материалом. 

Использование такого материала делает 

композицию интереснее, она выглядит эстетично, 

прекрасно вписывается в городскую среду.Не 

смотря на свой размер и материал, скульптура 

выглядит достаточно легко. Композиционно 

правильно организованное пространство дает 

возможность создания интересных, оригинальных 

и красивых металлических конструкций. 

296


Рис. 1. Скульптурная композиция из металла. 

г. Омск 

Рис. 2. Фрагмент скульптурной композиции 

Также в качестве примера можно рассмотреть 

оградительные сооружения, т.е. решетки, ворота и 

др. (рис. 3). Существуют различные способы 

изготовления оград –в основном, это ковка и 

литье. Каждая из технологий, 

достаточноинтересна и своеобразна. Но, хотелось 

бы особо выделить изделия такого рода, 

выполненные методом литья в земляные формы. 

Процесс получения отливки этим способом 

заключается в том, что по модели или по шаблону 

из формовочной смеси изготавливают литейную 

форму, которую заливают расплавленным 

металлом. При извлечении готовой отливки форма 

разрушается и для следующей отливкипроцесс 

изготовления формы повторяется вновь, т.е. 

каждая форма служит только один раз. Модели 

для приготовления литейных форм представляют 

собойкопии авторского оригинала. Они 

изготавливаются из гипса, пластмасс или металла, 

в зависимости от тиража. Модель по размеру 

делают обычно несколькобольше оригинала, 

чтобы отлитое по ней изделие после усадки 

соответствовало размерам оригинала или чертежа. 

Рис. 3. Фрагмент ограды. Литье 

Металл в настоящее время широко 

используется для украшения интерьеров зданий, 

выполнения декоративных изделий, украшающих 

быт, Это, так называемые, изделия «штучного» 

назначения: подсвечники, рамы для зеркал 

(настенных, настольных), всевозможные 

подставки для украшений и бижутерии (рис. 4). 

Данный вид изделий целесообразно изготовлять в 

технологии литья по выплавляемым моделям, 

смысл которой заключается в том, что модель 

после ее заформовкиудаляетсяиз формы путем 

нагрева. Состав, из которого модель 

изготавливается, плавится и вытекает из формы. 

Это дает возможность формовать любые по 

сложности изделия целиком. 

Рис. 4. Подсвечник «Черепаха». Литье 

Разработка и изготовление различных изделий 

из металла подразумевает не только 

технологические особенности, но и дизайнерскую 

идею. Металлические скульптурные конструкции, 

а также ограды, решетки, парковая 

скульптурамогут разрабатываться как единый 

ансамбль в одном стиле соответственно, 

дополняющем городскую архитектуру, либо 

выделяющемся из нее своими оригинальными 

технологическими решениями. 


1. Мельников И. В. Художественная обработка 

металлов. / И.В. Мельников. Ростов- на - 

Дону: «Феникс», 2005. 

2. Рунге В.С., Сеньковский В.В. Основы теории 

и методологии дизайна / В.С. Рунге, В.В. 

Сеньковский. Учебное пособие (конспект 

лекций). М.: МЗ-Пресс. 2001 

3. Флеров В.А. Материаловедение и технология 

художественной обработки металлов / В.А. 

Флёров. - М.: Высшая школа, 1991. 

297


ПОЛИЦИКЛОИДАЛЬНЫЕ МЕХАТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА В ДИЗАЙНЕ 

ИЗДЕЛИЙ 

Дымпилова В.В., Никифоров Б.С., Данзанова Т.Г. 

Отдел физических проблем при Президиуме БНЦ СО РАН. Россия, г. Улан-Удэ, 

ул. Сахъяновой, 6 

E-mail: lef@ofpsrv.bsc.buryatia.ru 

Использование современных интегрированных 

САD/CAM систем, таких как ADEM, CIMATRON, 

DELKAM и др., используемых главным образом в 

машиностроительной промышленности, находит в 

настоящее время применения в различных сферах 

производства. Программное обеспечение таких 

систем позволяет людям творческих профессий 

(дизайнеры, художники, скульпторы, граверы) 

повысить производительность труда и качество 

изделий наряду с традиционно ручными 

технологиями. 

В БНЦ СО РАН ведутся работы по 

машинному орнаментированию и обработке 

деталей, имеющих орнамент. При этом процессы 

создания орнаментальных изображений, 

технологии художественного оформления 

(дизайна) изделий в настоящее время получают 

новое, современное качество. 

При массовом производстве изделий известные 

орнаменты в одних случаях усложняют, в других 

– упрощают, приспосабливая их к 

воспроизведению машинными средствами, 

исправляя погрешности и, возможно, 

видоизменяя (модернизируя) их. Этот процесс 

предполагает творческую работу над графическим 

изображением, и здесь самым удобным и верным 

помощником стал компьютер. На компьютер при 

этом возлагаются следующие функции: хранение 

информации об орнаментах и их элементах; 

трансформирования и преобразования 

изображения; синтез новых орнаментальных 

узоров. 

Процесс синтеза орнаментов идет в 

диалоговом режиме с циклическим возвращением 

Для решения задач машинного 

орнаментирования изделий необходимо 

привлечение как компьютера, так и мехатронных 

устройств, причем построение периодических 

структур орнаментальных изображений, 

представляет собой трехуровневый иерархический 

процесс, при этом воспроизведение элементов 

осуществляется с помощью генерирующих 

движений, процесс симметрирования-с помощью 

симметрирующих движений, и эти задачи могут 

быть решены (поэлементным), либо дискретным 

либо непрерывным способами [1,2]. 

Для подобных целей хорошо подходят 

полициклоидальные мехатронные устройства 

(ПМУ). ПМУ обладают той особенностью, что их 

ведущее звено совершает непрерывное вращение 

в одном направлении, а остальные звенья 

совершают кратные по отношению к нему 

вращения [3]. Траектория концевой точки n- 

звенного ПМУ (назовем ее полициклоидой) 

описывается следующими формулами: 

n 

⎡ ⎤ 

⎢∑li 

cos βi 

⎡x 

⎥ i 

⎤ 

i= 1 

⎢ ⎥ = ⎢ 

n 

⎥, 

βi 

= ∑ϕk 

, i = 1,2..., n, 

⎣y⎦ 

⎢ ⎥ k= 

1 

⎢∑li 

sin βi 

⎣ ⎥ 

i= 

1 ⎦ 

где l i – длина i-звена, φ i – угол, 

характеризующий положение i-го звена 

относительно (i–1)-го звена, φ l – угол между 

первым звеном и осью абсцисс, неподвижной 

системой координат, связанной с осью первого 

шарнира. 

Введем обозначения: 

а) б) в) г) д) е) 

Рис. 1. Полициклоиды с параметром Κ = 1 и различными R: 

а) R = 9 (Ν 1 = –3, Ν 2 = −3, ε 1 =1, ε 2 =0.5); б) R = 12 (Ν 1 = 4, Ν 2 = −3, ε 1 =0.5, ε 2 =1); 

в) R = 9 (Ν 1 = 3, Ν 2 = −3, ε 1 = 1.5, ε 2 =0.5); г) R = 36 (Ν 1 = –4, Ν 2 = −3, Ν 3 = −3, ε 1 = ε 3 = 0.5, ε 2 = 1.5); 

д) R = 16 (Ν 1 = 8, Ν 2 = 2, Ν 3 = −2, ε 1 = 0.7, ε 2 = 0.5, ε 3 = 0.5); е) R = 48 (Ν 1 = -6, Ν 2 = 6, Ν 3 = −3, ε i = 0.5) 

к одним и тем же операциям на последовательных 

этапах. Здесь используется принцип наилучшего 

заполнения заданного поля орнаментируемой 


ϕi 

= 1 

pi 

= − 

ϕi 

qi 

несократимая дробь; 

+ 

Ν 

i 

n−1 

n−1 

Κ = Π q i; 

R = Π 

i= 

1 

i= 

1 

p . 

i 

298


l i 

i+ 

ε i 

= 1 , µ 

i 

= ε 

i 

Ν 

i 

+ 1, 

i = 1,..., n −1. 

li 

Рассмотрим топологию полициклоидальных 

кривых. 

Если все N i – рациональные числа, ни одно из 

которых не принадлежит 

отрезку[–1,0], , то 

траектория замыкается при совершении первым от 

стойки звеном К оборотов. Если 

какое-либо N j Є 

[–1,0], то 

конец (j+1)-го звена по отношению к 

входному 

шарниру 

i-звена 

описывает 

эпициклоиду, 

идентичную 

эпициклоиде 

с 

параметром 

~ N 

j 

p 

j 

p 

j 

N 

j 

= − = − = 

N 

j+ 

1 

p ~ , 

j 

+ 1 

q 

j 

q~ где 

j 

= −( p 

j 

+ 1) и 

~ 

N j 

> 1, j 

= 1,2,..., 

n −1, 

в этом 

случае 

кривая замкнется при 

совершении первым звеном К оборотов, где 

в К 

q 

вместо сомножителя 

q j берется 

~ j 

(осуществляется инверсия длин звеньев). 

При малых значениях К и R получающиеся 

кривые можно использовать в качестве 

прототипов, например, товарных 

знаков, так 

как 

данные полициклоиды имеют лаконичный и 

законченный характер (рис. 1 а-в) ). При больших К 

и R кривая напоминает узор в виде розетки 

или 

плетенки 

(рис. 1 г-е), и больше подходит для 

генерирования новых 

орнаментов. 

Рис.2. Влияние параметров 

p 1 и р 2 на 

количество осей симметрии и количество петель 

полициклоиды с параметрами ε 1 =0.3, ε 2 =1: 

I. р 2 = 3 и а) р 1 = – 3, б) р 1 = – 4, в) р 1 = – 5; 

II. p 1 = – 3 и a) p 2 = 4, б) p 2 = 5, в) ) p 2 = 6. 

Количество 

осей симметрии полициклоиды 

определяет величина |p 1 | (рис. 2.1). Величины 

|p 2 |,… …,|p n-1 | влияют 

на количество петель 

полициклоиды: 

чем больше 

значение |p 1 |, тем 

больше 

формируется 

петель по периметру 

основной циклоидальной кривой (рис 2.II) 

От 

величины µ 1 зависит характер 

полициклоиды: при µ 1 < 1 образует «волны» (рис. 

3а), а при µ 1 >1 «петли» (рис 3.в). 

Изменение из 

любого из параметров N i или ε i 

дает 

бесконечные вариации полициклоид, , которые 

можно объединить в базу данных. Базаа данных 

полициклоидальных кривых 

может не 

только 

служить 

источником 

генерирования 

новых 

орнаментов, 

товарных знаков и знаков 

обслуживания, эмблем и т.д.; ; но и способствовать 

более целенаправленному их 

выбору. Это сфера 


полициклоидальных 

кривых 

относится к дизайну. Дизайнер получает новый 

мощный 

инструментарий, 

где реализуется 

эвристический подход при синтезе подобных 

графических изображений. 

Для его успешной 

работы необходимо 

выработать классификационные признаки базы 

данных 

полициклоид, 

в качестве которых, 

очевидно, 

будет 

выступать: 

число 

осей 

симметрии, 

наличие 

или отсутствие петель, 

плотность заполнения узора, индекс сложности 

формируемого изображения и др. Из-за того, что 

имеется 

неограниченный 

спектр кривых, 

дизайнеру будет 

легко выбрать оригинальный 

образец и юридически закрепить свои права на 

него. 

Отметим также, что наличие симметрии, 

присущее этим узорам, позволяет формировать 

решетчатые орнаменты; изменение масштаба, 

углов 

поворотов, 

проведение 

аффинных 

преобразований 

дает возможность варьировать 

фрагменты 

изображения. 

Смещение центра 

опорной окружности формирует бордюры, а с 

помощью наложения элементов друг на друга 

можно получить разнообразные композиции. 

I а) 

µ 

= 0.4 

1 

µ 

= 0.2 

2 

б) 

µ = 1.0 

1 

µ = 1.0 

2 

в) ) µ = 2.0 II 

1 

µ = 2.4 

2 

а) 

µ = 0.4 

1 

µ = 0.6 

2 

б) µ 1 = 1. 0 в) µ 1 = 2.22 

µ = 

1.0 µ = 2.4 

2 

2 

III а) 

µ 

= 0.4 

1 

µ 

= 0.2 

2 

б) µ 1 = 1.0 

µ = 1.0 

2 

в) µ 1 = 3.2 IV 

µ = 2.4 

2 

а) µ 1 = 0,4 

µ = 0,6 

2 

б) µ 1 = 1.0 

µ = 1.0 

2 

в) µ 1 = 2.22 

µ = 2.4 

2 

Рис. 3. Влияние величин µ 1 и µ 2 на форму полициклоиды: 

I) Ν 1 = 3, Ν 2 = 3; II) Ν 1 = − 3, Ν 2 = − 3; 

III) Ν 1 = 3, 

Ν 2 = − 3; IV) 

Ν 1 = − 3, Ν 2 = 3. 

299



1. Кочева Т.В., Челпанов И.Б., Никифоров С.О., 

Аюшева А.О. Машинное орнаментирование: 

Монография Улан-Удэ: Изд. БНЦ СО РАН, 

1999. – 170 с. 

2. Никифоров С.О., Мандаров Э.Б., Никифоров 

Б.С. Мехатронные устройства машинного 

3. 

орнаментирования изделий. Улан-Удэ: Изд. 

БНЦ СО РАН, 2002.– 149 с. 

Никифоров С.О, Челпанов И.Б., Слепнев В.В. 

Быстродействующие 

циклоидальные 

манипуляторы. Улан-Удэ, БИЕН СО РАН, 

1996. – 112 с. 

ДИЗАЙН ВНУТРЕННЕГО 

ДВОРА ГЛАВНОГ 

ГО КОРПУСА ТПУ 

Какаулина Н.А., Василюк О. . В. 



, Ленина, 30 

E-mail: deity-real@yandex.ru, olvasilyuk@ 

@sibmail.com 

Традиция 

оформления 


дворов 

архитектурных сооружений ведет 

свое начало от 

эпохи Возрождения (период кватроченто). . Во 

внутренних дворах флорентийских палаццо вдоль 

всех стен шли легкие аркады, а в центре двора 

обычно находился украшенный скульптурами 

фонтан. [1] Главный 

корпус 

Томского 

политехнического университета 

по своей форме 

напоминает 

палаццо 

(городской 

дворец) ), - 

квадратное в плане 

здание с замкнутым 

внутренним 

двором. 

Однако 

специфика 

климатических условий и особенности 

ТПУ 

диктуют свои требования к дизайну внутреннего 

двора, один из вариантов 

которого мы 

и 

предлагаем в нашем проекте. 

Томский Политехнический Университет это 

место, где учатся и работают тысячи человек. И 

большинство из них проводят на 

его территории 

довольноо много времени. 

В суете дней, в течение сложного учебногоо или 

рабочегоо дня в свободную минуту так хочется 

отдохнуть. Но вблизи политехнического сложно 

найти место, где не слышен шум 

машин и другие 

звуки большого города. Научная работа, да и 

учебный 

процесс требуют места, где можно было 

бы уединиться, уютно расположиться с книгой, 

или обсудить проблемы с друзьями, при этом не 

вырываясь из пространства Политехнического. 

Идеальным местом для этого мог бы стать 

внутренний 

двор Главного корпуса. Эта 

территория по своему расположению является 

удобной для размещения небольшого парка, но, 

несмотря 

на это, до настоящего 

момента 

оставалась без должного внимания. 

Целью 

данной работы является эстетизация и 

гармонизация пространства внутреннего двора 

Главногоо корпуса Томского Политехнического 

Университета. 

Для реализациии 

данной цели на этой 

территории 

предлагается 

расположить 

парк, 

оформленный в виде дома. . Студенты 

и 

преподаватели, войдя 

это в пространство смогут 

почувствовать 

атмосферу 

уюта и комфорта, 

которая свойственна дому. Стены главного 

корпуса, окружая территорию с трех сторон, 

создают 

ощущение 

камерности 

и 

сами 

подсказывают 

образ большой, 

но уютной 

комнаты, которая в свою очередь разделяется на 

зоны. Каждая из 

них – это уголок дома со своим 

настроением. Таким образом, любой посетитель 

парка сможет найти для себя подходящее для 

отдыха место. 

Центральная 

площадка представляет собой 

главную 

самую 


комнату 

дома, 

относительно которой симметрично расположены 

две другие, меньшие по площади. Четвертая зона 

расположена отдельно от других и выполняет 

роль 

«конференц-зала» (рис. 1). 

Рис. Варианты 

дизайна зон внутреннего двора 

Главного корпуса ТПУ 

Для того, чтобы создавалась иллюзия 

комнат, 

все конструкции, 

присутствующие 

в 

парке 

являются элементами дома. Дверной проем, часть 

кирпичной стены, оконные рамы, часы, столики с 

лампами, лестницы – все это 

помимо украшения 

парка служит и постоянным 

напоминанием, что 

мы находимся в «доме». Обычные парковые 

скамейки 

тоже приобретают вид домашних 

диванчиков. 

300


Все предметы выполнены из дерева и металла. 

Выбор обусловлен тем, что предполагается 

реализовать парк по возможности силами 

университета, а эти материалы не являются 

дорогостоящими и сложными в обработке. 

Технологии. 

Художественная обработка металлов – 

искусство малых форм. Благодаря красоте 

материала, талант и техническое мастерство 

исполнителя позволяют придать изделиям 

изысканность, высокую художественную 

ценность, особую выразительность. 

Художественная обработка металла включает 

фигурное литье, ковку, чеканку, гравировку, 

высечение ажурных узоров, создание эмалей и 

других приемы. 

Из перечисленных способов обработки 

металла предлагается использовать ковку и литье, 

что наиболее соответствует задачам 

художественного оформления - придания 

функциональным и декоративным элементам 

облика предметов дома. 

Художественное литье, наиболее 

распространённый способ перевода в металл 

произведений скульптуры, а также изготовления 

металлических сосудов, настольных приборов, 

светильников и проч. 

Художественная ковка черных (железных) 

сплавов - один из древнейших способов обработки 

металлов. 

Художественная ковка - изготовление кованых 

оград, кованых декоративных украшений, кованой 

мебели и других кованых изделий, обладающих 

свойствами художественных произведений. 

Изделия, выполненные художественной ковкой, 

порождают у зрителей иллюзию ажурной 

легкости. 

Ковку, как правило, производят при нагреве 

металла до так называемой ковочной температуры 

с целью повышения его пластичности и снижения 

сопротивления деформированию.[3] 

Освещение. 

Площадь предполагаемого парка невелика. Но 

визуально размеры может изменить освещение. 

Так, например, большая глубина пространства 

будет достигаться при использовании 

максимально освещенного периметра парка, 

умеренно освещенной середине и затененной 

остальной части пространства. Мягкое освещение 

от фонарей-ламп, расположенных на 

декоративных столиках, создаст дополнительный 

уют и ощущение, что посетитель находится в 

центре освещения. 

Все фонари в парке выполнены в стиле 

модерн. Этот стиль предполагает использование 

растительных орнаментов, а также цветных 

декоративных вставок с флоральными мотивами. 

Модерн с его плавными и легкими ажурами 

создает настроение романтической 

приподнятости, а также теплоты и уюта, что так 

важно для ощущения атмосфера дома. 

Дорожки. 

Цвет и ширина дорожек в отдельных 

элементах может соответствовать цвету здания 

корпуса, но в связи с тем, что цвет стен может 

периодически меняться, большую часть дорожек 

лучше выполнить в нейтральных серых тонах. 

В заключение хочется отметить, что данный 

вариант дизайна не единственный, возможны и 

другие решения декорирования интерьера 

внутреннего двора, однако, нам, как авторам 

хочется отметить следующие преимущества: 

• Проект является малобюджетным и может 

быть реализован силами студентов и 

преподавателей кафедры АРМ 

Машиностроительного 

факультета 

(специальность «Технология художественной 

обработки материалов»). 

• Проект направлен на повышение уровня 

психологической комфортности учащихся и 

работающих в ТПУ, что чрезвычайно важно в 

условиях темпов жизни большого города. 

• Проект ориентирован на создание особой 

атмосферы, присущей Политехническому, 

сочетающей в себе идею Дома и Храма 

Науки. 


1. Кухта М.С. Лекции по истории искусств. 

Томск. 2001 

2. Коротковский А.Э. Основа архитектурной 

композиции. М., Свердловск, 1975 

3. Мельников И.В. Художественная обработка 

металлов. М., 2005 

МОДИФИЦИРОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ БЕРИЛЛА 

Канева Е.В. 



E-mail: vnv@istu.edu 

В природе сравнительно редко встречаются 

самоцветы, пригодные по цвету, блеску, характеру 

рисунка и другим свойствам для ювелирного дела. 

А некондиционные сорта их (слабоокрашенные, с 

301


невыразительным рисунком и др.) 

распространены довольно широко. Кроме того, 

многие добываемые самоцветы со временем 

(особенно под воздействием солнечных лучей) 

теряют интенсивность окраски. Все виды 

облагораживания (или обработки) камней 

улучшают их ювелирно-декоративные качества и 

во многих случаях (например, таких как 

термообработка и ионизирующее облучение) 

восполняют те процессы по преобразованию 

центров окраски в минералах, которые по тем или 

иным причинам не совершились в природных 

условиях. 

В начале прошлого века было установлено, что 

зеленые бледноокрашенные образцы берилла при 

термообработке в определенных условиях, не 

теряя прозрачности, приобретают голубой цвет и 

фактически становятся аквамаринами. Позднее 

выяснилось, что это происходит и с другой 

разновидностью берилла – гелиодором. К 

настоящему моменту накоплен обширный опыт по 

изменению окраски самоцветов и бериллов в 

частности. Однако конкретные условия 

осуществления этих процессов в большинстве 

случаев в печати не сообщаются или носят 

слишком общий характер. 

Сущность процесса изменения окраски 

берилла в том, что все ее многообразие – от 

желтого до голубого – объясняется 

относительными концентрациями ионов примесей 

Fe 3+ и Fe 2+ в тетраэдрической и октаэдрической 

координациях. Гелиодоровая окраска полностью 

исчезает при нагревании кристаллов до 700 К на 

воздухе, в атмосфере водорода, инертных газов, а 

также в водной среде. После термообработки 

кристаллы становятся бесцветными или 

приобретают голубые (синие) оттенки различной 

интенсивности. Этот факт позволил высказать 

предположение об изменениях валентности ионов 

железа, входящего в структуру берилла, в 

частности, о восстановлении ионов Fе 3+ до 

двухвалентного состояния в процессе 

термообработки кристаллов. Для природных 

бериллов при их термообработке 

(термообесцвечивании) возможны два варианта 

восстановления ионов железа — Fе 3+ 4 →Fе 2+ 

4 и 

Fе 3+ 6 →Fе 2+ 6 , однако в зависимости от типа 

изоморфных замещений в бериллах в различных 

образцах реализуется тот или иной (или оба 

вместе) процесс восстановления Fе 3+ →Fе 2+ 

Таким образом, в процессе облагораживания 

происходит восстановление ионов трехвалентного 

железа до двухвалентного состояния и как 

следствие – изменение зеленовато-желтой окраски 

на аквамариновую. Причем интенсивность 

проявляющейся голубой окраски оказывается тем 

выше, чем более глубоким был цвет исходных 

гелиодоров и желто-зеленых бериллов. Окраска 

аквамарина может быть «закреплена» облучением 

или нагреванием. 

В Институте земной коры Сибирского 

отделения Российской академии наук были 

поставлены эксперименты по модифицированию 

минералов группы берилла. Лаборатория 

петрологии и рудогенеза имеет в наличие 

необходимое оборудование для проведения 

экспериментов по изменению цвета образцов 

методом изобарно-изотермической обработки.в Р- 

Т диапазоне до 1300 о С и 8 кбар. Была выведена 

основная методика подготовки и проведения 

экспериментов (опыты ставились в атмосфере 

различного состава). 

Главной задачей работы являлось 

сопоставление экспериментальных данных с 

целью выявления оптимальных условий 

проведения экспериментов (состав атмосферы, 

время выдержки и т. д.) для достижения 

наилучших результатов. 

Основной материал для экспериментов 

получен с месторождения Шерловая гора и 

представлен кристаллами, обломками кристаллов, 

окатанными уплощенными образцами или 

обломками, совершенно не имеющими 

выраженных граней. Большинство образцов 

имеют заметные ожелезненные участки светлокоричневого, 

желто-оранжевого цветов как 

снаружи, так и внутри, в полостях трещин. 

Основой методики исследования является 

выдержка образцов в контролируемой атмосфере 

различного состава. 

В качестве оборудования высокого давления 

использовались стандартные автоклавы объемом 

200 см 3 , изготовленные из легированных 

низкоуглеродистых сталей. Эксперименты 

проводились при температуре 500 о С и давлении 

1000 атм в восстановительной (газовая смесь Н 2 + 

Н 2 О) и окислительной атмосфере (О 2 + Н 2 О). 

Для выдержки образцов в муфельной печи при 

обычном давлении использовалась металлическая 

емкость, наполовину заполненная песком. Песок 

применяется для обеспечения постепенности 

нагрева образцов до температуры 300 

о С. 

Поставлены эксперименты по выдержке образцов 

на воздухе с поддувом кислорода (в виде перекиси 

водорода (Н 2 О 2 ) в емкость с песком через трубку) 

или без него. Образцы, приготовленные для 

эксперимента, помещались в песок. 

Проведены следующие эксперименты: 

1. Выдержка образцов в окислительной 

атмосфере (Н 2 О + 10% О 2 ) при температуре 500 

о С, давлении 1000 атм. в течение 3, 10 суток. 

2. Выдержка образцов в восстановительной 

атмосфере (Н 2 О + 10% Н 2 ) при температуре 500 

о С, давлении 1000 атм. в течение 2, 10 суток. 

3. Выдержка образцов в окислительной 

атмосфере (на воздухе) при температуре 300 о С в 

течение 7, 14 суток. Образцы берилла были 

помещены в емкость с песком и поставлены в 

муфельную печь. Окислительная атмосфера 

302


создавалась за счет вдувания через трубочку 

перекиси водорода (Н 2 О 2 ). 

4. Выдержка образцов при температуре 300 о С 

в течение 1, 6 суток. Образцы берилла были 

помещены в емкость с песком и поставлены в 

муфельную печь. Эксперимент проводился на 

воздухе без поддува кислорода. 

Сравнение образцов до и после экспериментов 

показало, что: 

- при термообработке в окислительной 

атмосфере (Н 2 О + 10% О 2 , Т =500 0 С, Р = 1000 атм, 

3, 10 суток) практически все образцы 

обесцветились, либо приобрели светлоголубоватую, 

сероватую почти бесцветную 

окраску, окраска ожелезненных участков 

приобрела ярко-красный цвет 

- при термообработке в восстановительной 

атмосфере (Н 2 О + 10% Н 2 , Т =500 0 С, Р = 1000 атм, 

2, 10 суток) в основном все образцы, независимо 

от первоначальной окраски, стали светло-голубого 

или голубого цвета. Ожелезненные участки 

внутри и снаружи либо исчезли, либо значительно 

уменьшили свою площадь за счет восстановления 

железа Fе 3+ →Fе 2+ . Некоторые камни избавились 

от пороков (видимых включений). 


атмосфере (Т =300 0 С, на воздухе с поддувом 

кислорода, 7, 14 суток) образцы изменили окраску 

на светло-голубую (иногда почти бесцветную) до 

голубой. У многих образцов проявились участки 

ожелезнения желто-коричневого, ярко-оранжевого 

цвета. 


атмосфере (Т =300 0 С, на воздухе без поддува 

кислорода, 1, 6 суток) образцы изменили окраску 

на светло-голубую или бесцветную. У многих 

образцов проявились участки ожелезнения желтокоричневого 

цвета. 

Полученные результаты оказались очень 

интересными. Например, проводя эксперименты 

над образцами первоначально одинаковыми по 

цвету в различных условиях, была получена в 

итоге разная окраска. У некоторых образцов после 

обработки проявлялась зональность окраски. 

Наблюдались явные различия в тоне и 

насыщенности голубого цвета у образцов в 

зависимости от условий обработки. 

В результате проведенных экспериментов 

установлено: 

1. Влияние условий обработки на цвет 

образцов. При термообработке в окислительной 

атмосфере бериллы обесцвечиваются либо сильно 

светлеют (иногда до белого). Имеющиеся пороки 

(участки ожелезнения, включения) становятся 

более выраженными и сильно заметными. При 

термообработке в восстановительной атмосфере 

камни приобретают голубой или оттенки голубого 

цвета, в то же время, избавляясь от пороков 

(ожелезненных участков). 

2. Экспериментально выявлено, что 

насыщенность цвета полученных образцов 

зависит от того, насколько насыщенным был цвет 

исходного образца. Однако иногда образец, 

который прежде не казался зональным, 

приобретает зональную окраску после обработки. 

Закономерности, какую именно окраску 

(бесцветную, светло-голубую, голубую или темноголубую) 

приобретет образец того или иного 

цвета после проведения опыта установлено не 

было. Дело в том, что образцы из разных 

проявлений, не говоря уже о бериллах из разных 

месторождений, в тех или иных условиях могут 

дать абсолютно различные результаты. И даже 

образцы из одного проявления могут различаться 

внутренним строением, составом и т.д. 

3. Наиболее удачные результаты были 

получены при изобарно-изотермической 

обработке образцов в восстановительной 

атмосфере в течение 2 – 10 суток. 

Учитывая существенно более высокую 

популярность и стоимость аквамаринов по 

сравнению с гелиодорами и желто-зелеными 

бериллами, последние практически всегда перед 

реализацией подвергаются термообработке. 

Эксперименты показали достаточно высокую 

скорость изменения цвета. Но по причине плохого 

качества бериллов, используемых в работе, 

окончательный результат получился не столь 

впечатляющим. Однако на основе результатов 

проведенных экспериментов на бериллах 

невысокого качества, при известных уже наиболее 

предпочтительных условиях, появляется 

возможность обрабатывать более 

высококачественные образцы без опасности 

испортить или получить неожиданный результат. 


1. Дунин-Барковский Р.Л. Кондиционирование 

(облагораживание) и методы выращивания 

минералов. Часть I.\\ Вестник ДВО РАН, - 

2000, № 4. 

2. Здорик Т.Б., Фельдман Л.Г. Аквамарин.\\ 

Природа – 1990. - № 3. 

3. Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий В.С. 

Природа окраски самоцветов. М., Недра, 

1984. 

303


ДИЗАЙН ФЛЮГЕРА В ТРАДИЦИЯХ СЕВЕРНОГО МОДЕРНА 

Козлова А.А. 

Томский Политехнический Университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail: misery@sibmail.com 

Целью моей работы является изучение 

конструкции, устройства флюгера, способов его 

изготовления, исследование исторических 

аспектов его появления, а также предложение 

дизайна флюгера, учитывающего особенности 

архитектурной среды г. Томска. 

Флюгер (от голл. vleugel - крыло) — прибор 

для определения направления и скорости ветра, 

состоящий из металлической пластинки 

(флюгарки), поворачивающейся вокруг 

вертикальной оси по направлению ветра. 

У многих народов мира принято венчать 

верхние точки строений различными символами. 

Изначально, кроме украшения у этих фигурок был 

еще и другой, более скрытый смысл — они 

служили магической защитой для тех, кто живет в 

этом доме. Различные символические 

изображения богов (в Древней Греции), конской 

головы и петуха (на Руси), дракона (в странах 

Азии), воина в латах (во Франции) служили 

талисманом, которому приписывались 

способности приносить удачу и счастье и 

предохранять живущих в доме от болезней, врагов 

и злых чар. 

Сегодня украшать свои дома флюгерами снова 

входит в моду. Благодаря небольшим фигуркам, 

установленным на крыше, наши жилища 

приобретают отличительные черты и позволяют 

каждому хозяину отразить свою 

индивидуальность. Но и здесь существуют 

определенные правила, нарушив которые, вы 

можете внести дисгармонию в облик не только 

своего дома, но и всей усадьбы в целом. К 

украшению своих владений необходимо 

подходить комплексно, то есть не только 

устанавливать флюгеры на крыши домов и бань, 

гаражей и беседок, но и подбирать в том же стиле 

другие украшения для усадьбы — таблички на 

ворота и двери, кованые почтовые ящики, кашпо 

для цветов, отливы водосточных труб. 

Так как моей задачей является разработка 

дизайна флюгера таким образом, чтобы он 

гармонично вписывался в архитектурную среду 

города Томска, то возникла необходимость 

изучить и специфику архитектурной среды 

нашего города. Моя работа опирается на 

исследования В.Н. Залесова, опубликованные в 

журнале «Сибирская старина», где обосновано и 

определено такое направление развития 

архитектуры – как «северный модерн».[1] 

В художественной культуре Сибири вообще, и 

Томска в частности, в начале XX века нашла 

отражение так называемая сибирская тема. Она 

представляла собой поиски регионального 

своеобразия в живописи, прикладном искусстве, 

музыке, а также в архитектуре. 

Рис. 1 Эскизы растительных орнаментов в 

традиции северного модерна 

При близком рассмотрении мы можем 

выделить особенности мотивов детальнодекоративной 

стилизации сибирской (северной) 

природы и орнаментов коренных народов края. К 

примеру, в доме на Верхней Елани (Ленина 23) 

фронтоны наличников имеют стилизованные 

изображения хвойных деревьев и шишек. Дома на 

Красноармейской 79, Вершинина 14, Горького 15, 

украшены одинаковыми наличниками, в которых 

верхняя лобовая доска содержит мелкий 

пропильной декор в виде нескольких 

стилизованных мотивов хантыйского орнамента. 

В декоре каменного дома на Нахановича 3 

(архитектор А. Лангер, 1910), лепные вставки в 

межоконных проемах третьего этажа выполнены в 

виде изображенных в зеркальной симметрии двух 

белок с шишками. 

Рис. 2. Декор дома на Красноармейской 67 а, 

иллюстрация В.Н. Залесова [1] 

Я в своих эскизах старалась использовать 

растительные орнаменты, которые, по моему 

мнению, удачно впишутся в нашу сибирскую 

архитектуру (рис. 1). Терратологические мотивы, 

представленные в деревянном декоре дома по ул. 

Красноармейской (рис. 2) переработаны мною в 

вариант декоративной части флюгера (рис. 3). 

304


Рис. 3 Фрагмент декоративной части флюгера 

по мотивам 

декора 

Томской 

деревянной 

архитектуры 


флюгер 

делают из металла, 

который будет служить десятки лет, подчеркнет 

добротность постройки и основательность хозяев. 

Изготовить 

индивидуально 

фигурку 

сложной 

формы на флюгарку из металла можно с помощью 

элктролобзика. Работа достаточно кропотливая и 

требует определенной сноровки. Простые фигуры 

можно изготовить из листового 


с 

помощью 

ножниц по металлу. 

Флюгер, изготовленный искусным кузнецом, 

будет, несомненно, оригиналенн и неповторим. 

Мастер-чеканщик 

создаст свой 

своеобразный 

стиль. Для массового 

производства 

можно 

изготовить штампы — но флюгер должен быть 

индивидуальным. 

Рис. 4. Устройствоо флюгера 

Конструкцию 

флюгера я описываю по 

материалам статьи Заводскова А. [3], предлагая 

авторский дизайн декоративной части (рис. 4) . 

Современные технологии позволяют резать 

металл лазером по командам компьютера. . Но 

такой процесс дорог, хотя позволяет делать 

уникальные индивидуальные и красивые вещи. 

Долговечность флюгера из металла зависит от 

качестваа материала и его покрытия, конструкции 

узла вращения флюгарки и аккуратности 

ее 

изготовления. 

Узел 

вращения должен быть 

хорошо защищен 

от проникновения в него влаги. 

Ремонт и замена флюгера, расположенного на 

самой высокой точке здания, , довольно хлопотная 

работа. 

Флюгер, 

изготовленный из металла 

и 

установленный на крыше здания, может служить в 

качестве 

молниеприемника 

(громоотвода) 

и 

должен быть обязательно заземлен согласно 

«Инструкции 

по устройству 

молниезащиты 

зданий и сооружений» РД 34. .21.122-87. 

Устройство 

флюгера представлено на рис 4. 

Направление ветра определяется по положению 

флюгарки, 

состоящей 

из 

пластины 

1, и 

противовеса 2. Пластиной может служить 

плоская 

фигурка. Важно 

сбалансировать вес фигурки и 

противовеса, тогда боковая нагрузка на ось будет 

минимальна, а это влияет 

на срок службы 

флюгера. 

Флюгарка, 

будучи закрепленной 

на 

металлической 

гильзе 3, закрытой с одной 

свободно вращается на стальном стержнее 11. Для 

уменьшения трения между концом оси и гильзой 

можно поместить стальной закаленный шарик 4. 

На металлической гильзе расположен зонт 5, 

защищающий узел вращения 

от попадания в него 

влаги. 

В оси имеется 

кольцевая выработка, а в гильзе 

— отверстие для винта-фиксатора 6, который 

закрепит гильзу на оси. Между винтом и телом 

гильзы надо поместить резиновую прокладку 7. 

Винт 

не должен 

мешать свободному вращению 

флюгарки. 

Под 

действием 

ветра 

она 

устанавливается 

по направлению ветра так, что 

противовес направлен навстречу ему. На стержень 

надета 

муфта 8 со штифтами 9, 

ориентированными 



румбам. По положению противовеса относительно 

этих 

штифтов и определяют направлениее ветра. К 

концу оси приварен круглый 

фланец 10. Размеры 

его зависят от размеров флюгера и должны быть 

достаточны, чтобы удерживать всю конструкцию 

на крыше здания. Возможны 

и другие варианты 

крепления оси к крыше здания: ось 

может 

заканчиваться резьбой, хомутами либо плоскими 

пластинами. 

Флюгеры окрашиваются краской. Современная 

технология 

порошковой 

окраски, позволяет 

получать 

фантастические 

цвета флюгеров, 

гармонично «вписывая» их в архитектуру дома и 

ландшафтного дизайна. Кроме того – порошковая 

технология окраски это безупречное качество и 

долговечность. 

Размеры и материалы флюгера: 

Размер (без стойки): примерно 800 x 900 см. 

Размер в сборе: примерно 1700х700 мм. 

Материал: сталь 1.5 мм 

Использовани 

ие в декорее флюгера мотивов 

Томской архитектуры позволит нам осмысленной 

интегрировать 

богатство 

нашей культуры 

в 

современный дизайн нашего города. 

305



1. Залесов В.Н. Сибирский стиль в архитектуре 

Томска // Сибирская старина, интернетресурсы: 

http://www.trc.tsu.ru/apendix/starina/derevo-6- 

frame.htm 

2. Художественная ковка – кованные кружева 

на шпилях // Мир Металла № 1 (20) 2004 

3. http://annikzav.narod.ru/fluger.htm 

ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО 

АГРЕГАТАСИНТЕТИЧЕСКОГО МАЛАХИТА 

Куклина А. А. 

Иркутский государственный технический университет 

E-mail: vnv@istu.edu 

Малахит – основной карбонат меди – минерал 

зоны окисления сульфидных месторождений. 

Люди всегда ценили его красоту, и используют 

его с неолита. Эти замысловатые сферолиты и 

строго цилиндрические сталактиты малахита 

своей красотой привлекают внимание не только 

минералогов. Из него приготавливали краску, 

использовали его в качестве оберегов и лекарства 

от различных заболеваний. И только российские 

мастера в XIX в. после открытия 

Медноруднянского и Гумешевского 

местрождений «открыли» всему миру красоту 

этого самоцвета. 

В периоды значительной добычи малахита его 

применяли для отделки колонн, каминов, 

столешниц и изготовления крупных камнерезных 

изделий (ваз, письменных приборов, шкатулок). 

Современное использование малахита – это 

мелкие ювелирные изделия (вставки в перстни, 

броши, серьги, запонки и др.), что связано с 

истощением и отработкой самых крупных 

месторождений. 

Минерал интересен и для химической 

промышленности для изготовления катализаторов, 

антикоррозионных покрытий, пигментов и 

различных ядохимикатов. Помимо природного 

малахита, используется его синтетический аналог 

— основной карбонат меди, в виде тонкого 

порошка. Лучшие поликристаллические агрегаты 

синтетического малахита используются в 

ювелирном и камнерезном деле. 

Известно несколько способов получения 

малахита: 

1. В условиях низкотемпературного 

гидротермального синтеза [1]. 

2. В виде отдельных частиц и их соосаждения с 

небольшим количеством однородно 

рассеянного висмута, используемых в 

качестве ядер для 

последующеговыращивания [2]. 

3. Получениеагломератовкристаллов малахита, 

содержащих 1-7% (BiO) 2 CuCO 3 и 0,5-а,5% 

SiO 2 , имеющих средний размер 15 мкм, 

используемый в качествекатализаторов в 

химических производствах [3]. 

4. Растворение углекислой меди в водном 

растворе карбоната аммония, содержащем 

равные мольные доли аммония и карбонатиона 

с последующим выпариванием раствора 

при нагревании, в результате чего получается 

рыхлый осадок поликристаллического 

малахита. 

Растворение основной углекислой меди в 

водном растворе карбоната аммония (Петров Т. 

Г.), содержащем избыточное мольное содержание 

аммиака по отношению к мольному содержанию 

углекислоты, и последующего выпаривания 

раствора при нагревании с образованием 

поликристаллического агрегата синтетического 

малахита,вследствие чего межкристаллическое 

пространство синтетического малахитасодержит 

остаточный ион аммония. При этом выпаривание 

раствора проводят при температуре 40-95 °С, 

преимущественнопри температуре 60-80 °С, 

причем выпаривание проводят с переменной 

скоростью с обеспечением возможности 

получения синтетического малахита с 

чередующимися светло-зелеными и темнозелеными 

слоями, а для обеспечения возможности 

получения контрастных цветовых переходов 

между слоями синтетического малахита при 

переходе к выращиванию очередного слоя 

скорость выпаривания раствора изменяют с 

избытком аммиака не менее чем в 1,2 раза по 

сравнению со скоростью выпаривания при 

кристаллизации предыдущего слоя 

синтетического малахита. 

Первые пять методов синтеза позволяют 

получить землистую разностьмалахита. 

Последним способом удается вырастить малахит 

пригодный для использования в качестве 

ювелирно-поделочного материала. 

Синтетический малахит содержит 

чередующиеся светло- и темно-зеленые слои, а его 

поверхность в отраженном свете проявляет 

плисовый (муаровый) эффект. 

Проведенные рентгенодифрактометрические 

исследования показали идентичность 

рентгенограмм природного и синтетического 

малахитов. Практически все оптические 

306


константы синтетического малахита аналогичны 

оптическим константам природного. 

Все методикиполучения синтетического 

малахита запатентованы, однако технологии 

выращивания неоднозначны. 

Проведены исследования по уточнению 

параметров синтеза, позволяющих получить 

поликристаллический агрегат синтетического 

малахита. 

Эксперименты проводились по трем 

методикам: 

Низкотемпературный гидротермальный синтез 

1. Исходные компоненты: CuSO 4 - 25% раствор, 

NаOH - 50% раствор, 

Глицерин, 

Дистиллированная вода 

В раствор медного купороса добавляется Н 2 О и 

несколько капель глицерина, который 

препятствует обезвоживанию Cu(OH) 2 . По каплям 

добавляется NаOH. Во время добавления щелочи 

выпадает осадок голубого цвета, который 

отфильтровывается, и тщательно промывается 

дистиллированной водой, для удаления 

промежуточных соединений серы, чтобы в 

последствии не получить серосодержащего – 

брошантита. Затем осадок заливается 

дистиллированной водой и помещается под 

постоянный доступ углекислого газа. 

2. Исходные компоненты: CuSO 4 - 25% раствор, 

NаOH - 50% раствор, 


NH 4 OH 

NаOH добавляется в раствор медного 

купороса. Затем небольшими порциями 

добавляемNH 4 OH. При подогреве (t≤80 °С) и под 

действием СО 2 выпадают рыхлые хлопья 

зеленовато-голубого цвета, которые растворяются 

через несколько часов. Смесь выдерживается при 

комнатной температуре (выпадает осадок 

голубовато-зеленого цвета) и ставится под 

действие СО 2 на несколько часов. Жидкость 

обесцвечивается, и в окраске осадка исчезают 

голубоватые тона. 

Растворение основной углекислой меди 

Этот метод основан на растворении основной 

углекислой меди в водном растворе карбоната 

аммония и последующем выпаривании с 

образованием поликристаллического агрегата 

синтетического малахита. 

Исходные компоненты: Cu 2 (CO 3 )(OH 2 ), 

NH 4 CO 3, 


Cu 2 (CO 3 )(OH 2 ) растворяется в растворе 

карбоната аммония. Полученная смесь становится 

сначала ярко зеленого, а затем насыщенно 

голубого цвета. Смесь помещается в водяную 

баню, в которой поддерживается температура не 

превышающая 90 °С. Во время реакции 

выделяется аммиак и на поверхности жидкости 

образуется тонкая пленка. После выпаривания 

жидкости в стеклянной посуде остается порошок 

зеленого цвета. 

Проведено около 20 экспериментов, по всем 

вышеописанным методикам получена землистая 

разновидность малахита. Рентгенофазовый анализ 

показал, что полученные образцы – малахит. 

Точнее его землистая разновидность. Как 

промежуточная фаза был получен брошантит. 

Способом предложенным Т. Г. Петровым 

получен слабо- и хорошо раскристаллизованный 

малахит. Результатом экспериментов стал не 

только порошок голубовато-зеленого цвета, но и 

более плотная разность этого минералав виде 

пленки с глянцевым блеском, окрашенная в 

различные оттенки зеленого. 

Для получения поликристаллического агрегата 

синтетического малахитаполученный порошок 

был спрессован в таблетку высотой 1,5 см и 

диаметром 1см. Затем образец был пропитан 

малахитообразующим раствором и помещен в 

сушильный шкаф на несколько часов, где 

поддерживалась температура 70 °С.Пропитка 

повторялась несколько раз и в результате образец 

стал более плотным и тяжелым, а также приобрел 

темно- зеленую окраску. По получению 

поликристаллического агрегата синтетического 

малахита проводятся дальнейшие исследования. 


1. Ruszala P., Kostiner E. 

2. Патент США N 4107082, В 01 J 27/20, 

15.08.78 

3. Патент США N 4536491, В 01 J 21/20, С 04 С 

33/04, 20.08.85 

307


АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ОСВЕЩЕНИЯ И 

КЛИМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАБИНЕТА РУКОВОДИТЕЛЯ 

Лепустина Е.Е., Гречкина Т.В., Яковлев А.Н. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск пр. Ленина 30 

E-mail: Yakovlev_AN@tpu.ru 

Рациональное освещение и климатический 

контроль помещений – один из наиболее важных 

факторов, от которых зависит эффективность 

трудовой деятельности человека [1]. 

Рассматривая систему освещения как 

неотъемлемую составляющую физиологической 

среды обитания человека, необходимо учитывать 

также дополнительные качественные 

характеристики осветительной установки (ОУ), 

формирующие комфортное освещение. В 

зависимости от типа помещения и вида 

деятельности требования к оптимальному 

освещению определяются тремя критериями: 

зрительная работоспособность, зрительный 

комфорт и визуальное окружение. Для 

формирования необходимого визуального 

окружения в интерьере как составной части 

комфортности необходимы дополнительные 

приемы эстетического порядка, способствующие 

выделению светом архитектурных деталей, 

совмещение с естественным светом, стилевое 

единство светильников и оформление интерьера 

[2]. 

Цель данной работы заключается в разработке 

проекта системы автоматизированного комплекса 

освещения и климатического контроля кабинета 

руководителя. Работа посвящена оценке уровня 

освещенности кабинета руководителя [3], 

представлению исходных данных и 

моделированию в программном комплексе 

«DIALux» ОУ, включающей автоматизированный 

комплекс по управлению освещением и 

приборами климатического контроля. 

В работе проведен анализ систем управления 

освещением (СУО). Рассмотрены преимущества и 

недостатки организации освещения интерьера с 

привлечением систем управления. СУО 

выполняют следующие основные функции: 

• Точное поддержание искусственной 

освещенности и климатических параметров в 

помещении на заданном уровне. 

• Учет естественной освещенности в 

помещении. 

• Учет времени суток и дня недели. 

• Учет присутствия людей в помещении. 

• Дистанционное беспроводное управление 

ОУ. 

Методами непосредственного управления ОУ 

является дискретное включение/отключение всех 

или части светильников по командам 

управляющих сигналов, а также ступенчатое или 

плавное снижение мощности освещения в 

зависимости от этих сигналов. 

Достижение оптимальной работы ОУ, при 

экономии расходов электроэнергии на освещение, 

возможно осуществить применяя электронные 

автоматические системы управления освещением 

(АСУО). 

Автоматические системы управления с 

датчиками позволяют экономить расходы на 

освещение. Управление освещением 

осуществляется датчиками света, которые в 

зависимости от дневного света в помещении 

регулируют освещенность (поддерживают 

постоянный уровень освещенности). Благодаря 

использованию дневного света экономия расходов 

на электроэнергию может достигать 60%. 

Обеспечить экономию расходов от 70% и выше 

можно с помощью датчиков для автоматического 

выключения света, датчиков движения и 

таймеров. Для этого фирма OSRAM предлагает 

различные инновационные датчики дневного 

света, например, DIM PICO, DIM MICO и DIM 

MULTI [4]. 

EIB (Europian Installation Bus - Европейская 

Инсталляционная Шина), это разработка является 

одним из самых перспективных решений в 

области HBES (Home & Building Electronic 

System) систем, отвечающих всем проблемам 

автоматизации жилых и офисных зданий. Это 

распределенная открытая сетевая система, 

решающая основные задачи автоматизации в 

данной области применения [5]. 

Автоматизированная система управления 

энергоснабжением EIB предназначена для 

управления: освещением; микроклиматом; 

жалюзи и рольставнями; системами контроля 

доступа и оповещения. Также система имеет 

возможность связи с другими системами и может 

включать расширенные средства мониторинга - 

нейроноподобную структуру с распределенным 

интеллектом, канал передачи данных которой - 

обычная витая пара проводов. Система является 

распределенной, что значительно повышает ее 

живучесть. Каждое локальное устройство (датчик, 

управляющее устройство, исполнительное 

устройство) выполняет свои функции, и выход из 

строя любого из них не влияет на работу системы 

в целом. 

Структура EIB имеет иерархическую 

структуру, что делает ее максимально гибкой. 

Нижним звеном EIB является линия. Каждая 

линия может содержать 64 устройства. 

Ограничение на количество устройств в линии 

вызвано имеющимися источниками питания EIB. 

Число устройств в линии может быть увеличено 

308


до 256 (что определяется количеством физических 

адресов для каждой линии), для этого 

используются специальные устройства - 

повторители. Таким образом, линия может 

состоять из четырех частей соединенных через 

повторители. 

EIB использует для управления всеми 

устройствами единственную шину ("витая пара"), 

которая соединяет все устройства. Причем 

электрическое соединение этих устройств может 

выполняться по топологии "шина", "звезда", 

"дерево" и в любых сочетаниях. Недопустимым 

является только соединение в "кольцо". Таким 

образом, каждый компонент EIB может 

взаимодействовать с любым другим компонентом 

шины или с группой. Для исключения коллизий 

при обмене сообщениями используется протокол 

доступа к шине CSMA/CA (Carrier Sense Multiple 

Access / Collision Avoidance). Каждое сообщение 

может иметь один из трех уровней приоритета. 

На первом этапе проектирования нами 

проведены анализ помещения, используемой ОУ и 

измерения реальной освещенности от 

естественного и искусственного света, измерения 

проводились при разных погодных условиях, в 

разное время года. Далее с помощью программы 

DIALux, выполнены расчеты освещенности в 

данном помещении с учетом естественного 

освещения в режиме задания сторон света и 

ориентации солнца. 

Измерения освещенности проводились с 

помощью люксметра модели «ТКА-01/3». 

Проведен подробный анализ состояния 

освещенности кабинета руководителя, с учетом 

времени суток и погодных условий. 

По построенной 3D модели помещения и 

реальной обстановки в нем, с учетом 

географической широты места расположения 

кабинета были выполнены расчеты естественного 

освещения с помощью программы DIALux. Были 

построены изолинии естественной освещенности. 

Геоположение кабинета было приближено к 

реальной ситуации, задавалась широта г. Санкт – 

Петербурга как наиболее близко подходящего г. 

Томску из списка базы данных DIALux. Была 

учтена ориентация помещения в соответствии со 

сторонами света, при моделировании. Помещение 

выходит на солнечную сторону (на запад), что 

соответствует продолжительному естественному 

освещению от окна, расположенного справа в 

кабинете с 13.00 часов до 16.00 часов в ясную 

погоду в период осень – зима – весна. 

Было произведено сравнение значений 

горизонтальных освещенностей экспериментально 

измеренных Е реал и расчетных (по программе 

DIALux) Е расч для выявления отличий. 

Анализ помещения и используемой ОУ 

потребовал сделать изменения в интерьере 

кабинета для улучшения комфорта и создания 

благоприятных условий для работы. С этой целью 

кабинет был поделен на 4 зоны: рабочая, 

библиотека, зона отдыха и зона с оргтехникой. 

Светильники расположены по кабинету так, чтобы 

в каждой зоне освещенность соответствовала 

нормам. Рабочая зона – здесь руководитель 

находится большую часть времени, проводит 

совещания, работает с бумагами, освещенность 

должна составлять не менее 500 лк. В зоне 

библиотеки, где находятся шкафы с книгами и 

документами, освещенность должна быть не 

менее 400 лк. Зона отдыха – зона, где можно 

отдохнуть или провести время технического 

перерыва. Освещенность в этой зоне должна 

составлять не менее 300лк. Зона, где находится 

оргтехника-освещенность не менее 300 лк. Т.к. в 

зоне отдыха и библиотеке, присутствие людей не 

постоянно, на светильники установлены диммеры 

и датчики присутствия, т.е. свет будет включаться 

при недостатке освещенности и нахождении 

человека в этой зоне. 

Новый дизайн-проект освещения кабинета в 

виде 3D модели нами выполнен с помощью 

программы DIALux. В нем приведены 

визуализация помещения с моделируемой 

обстановкой помещения, распределение 

освещенности с новой ОУ в виде изолюкс и 

распределения яркости по объему кабинета в 

шкале фиктивных цветов. 

В данном проекте разработана методика 

создания проектов ОУ офисных помещений с 

использованием программы DIALux. В методике 

описаны все этапы разработки, которые будут 

полезны для создания подобных дизайн – 

проектов студентами светотехниками. 

На базе EIB и ее компонентов разработан 

проект системы автоматизированного комплекса 

освещения и климатического контроля кабинета 

руководителя. Данная система позволяет 

контролировать и регулировать следующие 

параметры: 

- уровни пороговой освещенности (датчики 

освещенности); 

- уровни влажности (датчик влажности); 

- уровни температуры (датчик температуры). 

Автоматизированная система состоит из блока 

управления (сенсорная панель), ОУ из 6 

встраиваемых в потолок светильников (TBS233 

4*TL-D18W El C3) и системы климатического 

контроля, к ней относится кондиционер, который 

в заданном режиме регулирует температуру и 

влажность в помещении. 

Сенсорная программируемая панель 

управления (Legrand-Cariva-LEG 773649, странапроизводитель 

Португалия), позволяет задавать 

все параметры необходимой освещенности, 

температуры и влажности. 

Освещенность контролируется и регулируется 

для каждой зоны отдельно (из указанных выше): 

- рабочая зона: уровень освещенности не менее 

500 лк. Для фиксирования освещенности в 

309


рабочей зоне в потолок установлен датчик 

освещенности (Legrand 7740171), порог которого 

не менее 500 лк; 

- в зоне библиотеки - не менее 400 лк; 

- в зоне отдыха - освещенность не менее 300 

лк. В зоне библиотеки и зоне отдыха в потолок 

установлены 2 датчика присутствия (ANAM, ALX 

5000 70W/selix(872), страна-производитель 

Южная Корея), с радиусом действия 2 метра; 

- зона, где находится оргтехника - 

освещенность не менее 300 лк. 

Поддержание уровня влажности (45-55%) и 

температуры (21-23ºС), осуществляет настенный 

кондиционер (Samsung SH092zW8), 

расположенный в зоне размещения оргтехники. 

При изменении температуры и влажности в 

большую или меньшую сторону, автоматически 

включается кондиционер. 

Автоматическим комплексом освещения и 

климатического контроля можно управлять с 

пульта ДУ, который всегда может находиться под 

рукой у руководителя. 


1. Online- курс «Энергосбережение». - Томск: 

ИДО ТПУ.- 2004. – с. 312. 

2. Бельд Г. Освещение и самочувствие 

человека// Светотехника.- 2004.- №6-с. 11-14. 

3. Естественное и искусственное. СНиП 23-05- 

95*// Светотехника.- 2004.- №2.- с.2-48. 

4. http://www.osram.ru 

5. http://www.eib-info.ru 

6. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. 

проф. Айзенберга Ю.Б. – М.: 

Энергоатомиздат, 1995.- с.165-178. 

КОРОНЫ ВИЗАНТИЙСКОЙ ТРАДИЦИИ 

Литвинова О.Е. 



E-mail: loefox@inbox.ru 

По торжественным поводам, во время танца и 

ритуальной игры человек уже в глубокой 

древности украшал голову и подражал в благородном 

и простом металле венком из 

натуральных листьев и цветов. Простой гладкий 

налобник, который первоначально, очевидно, 

должен был придерживать волосы, падающие на 

лоб, у многих народов превратился в знак 

достоинства и высокого происхождения. Металлические 

ленты особой формы носили жрецы и 

придворные фараона еще в древнем Египте. 

Корона — головной убор или наголовье, 

служащее признаком известной власти и формою 

своей определяющее звание, сан и титул того 

лица, которому принадлежит. Происхождением 

своим короны обязаны венкам или венцам, 

разновидность которых они собственно и 

представляют. 

В византийских головных уборах сановников 

выявляются три основных типа: 

Диадема — матерчатая повязка, затем 

металлический обруч, основная форма ранней 

византийской короны; 

Скиадий — (от греч. σκιά, «тень») венец в виде 

обруча с матерчатым верхом, представляет 

старинную форму венца, впоследствии (с XII–XIII 

вв.) ставшую головным убором чина кесаря и 

других приравненных ему; 

Стемма — золотой обруч, надетый на 

матерчатую шапочку, увенчанный крестообразно 

сложенной дугой, в перекрестии которой, 

устанавливался драгоценный крест. 

Форма венца отражала статус его владельца: от 

диадемы, соответствующей положению вассала, 

до стеммы полновластного правителя, чью власть 

можно было соотнести с императорской. 

Классическая античность знала диадему, 

которая в своей самой ранней форме 

изготовлялась из тонко разогнанного золотого 

листа. По мере развития диадема все более 

украшалась, а по торжественным случаям 

увешивалась тяжелыми подвесками, составлявшимися 

из многих звеньев и разных мотивов. 

Наряду с этим форма простой диадемы была 

также чрезвычайно многообразной и занимала в 

античном ювелирном искусстве выдающееся 

место. 

Диадема — в сущности, разновидность короны 

— изначально мужское украшение. Диадему 

носили азиатские правители, еврейские 

первосвященники и древнеримские жрецы. Само 

слово диадема образовано от греческого "DIA" и 

пришло к нам из Древней Греции, где диадемой 

называли головную повязку древнегреческих 

жрецов. Во времена Рима и в средние века 

диадема оставалась мужским украшением для 

головы и символом царской власти — головной 

убор в виде узорчатой повязки или 

металлического обруча — или маленькой 

разомкнутой короны — с возможными 

дополнительными украшениями. 

Из Византии, где с 1-й половины V в. 

императоров поднимали на щите, облачали в 

царскую одежду и возлагали на них диадему, 

310


Россия позаимствовала другое венчание — 

венчание на царство — торжественный обряд, в 

котором также фигурировала диадема. 

Впоследствии диадемой стали называть женское 

головное украшение, имеющее форму небольшой 

открытой короны. В конце XVII века диадемы 

были чрезвычайно популярны, их украшали 

драгоценными камнями, располагая их на диадеме 

в определенном порядке — так, чтобы по первым 

буквам названий этих камней можно было 

прочитать слово или имя. 

Скиадий носился византийским императором и 

его сановниками. Вскоре став головным убором 

священнослужителей, стал называться 

камилавкой. Камилавка приобрела характерную 

форму (цилиндр без полей, расширенный кверху). 

С XV века камилавка (скиадион) начинает 

употребляться не только священниками, но и 

диаконами. Кроме того, её начали изготовлять из 

более дорого материала. В греческой церкви 

камилавка даётся священнослужителям при 

рукоположении и составляет неотъемлемую 

принадлежность священного сана. 

С изменением статуса своего владельца 

менялась и форма его короны. Первоначально 

корона представляет собой диадему, т.е. 

металлический обруч, украшенный, по обычаю 

византийских венцов, большими драгоценными 

камнями, посаженными в гнезда. Внутри этой 

короны, состоящей из обруча, должна была 

находиться еще матерчатая тулья, с которой все 

вместе составляет особый вид скиадия, или 

шапки. Форму стеммы короне придало 

перекрестье дуг с венчающим их крестом. 

Возможно, прототипом стала простая церковная 

звездица, приспособленная и припаянная внутрь 

обруча уже в позднейшее время, приблизительно в 

XIII в., с целью образовать из короны 

византийскую стемму. 

Таким образом происходило соединение всех 

трех типов репрезентативных византийских 

венцов: диадемы, скиадия и стеммы. Причем, 

форма стеммы, крытой короны с дугообразным 

завершением, стала впоследствии типичной 

формой европейской императорский короны в 

подражание венцу византийских василевсов. 

До наших дней сохранились диадемы самых 

разных культур, от золотых диадем египетских 

фараонов, до диадем аристократов древнего 

Вьетнама. Есть страны, где функциональность 

короны сохранилась и по сей день, например 

Великобритания. Во время коронации корона 

Британской империи одевается монархом. Именно 

в короне Британской империи ежегодно королева 

открывает сессию Парламента. 

Со временем корона как символ власти 

утратила актуальность, однако сами короны не 

были полностью вытеснены на роль музейного 

экспоната. В наши дни короны по-прежнему 

востребованы. Особенно часто короны выступают 

в роли “награды”. Диадемами украшают 

хорошенькие головки победительниц конкурсов 

красоты. Когда-то в Древней Греции во время 

Олимпийских игр спортсмены, одержавшие 

победу, награждались “лавровым венком”. В 

данной работе рассмотрена тема — 

проектирование двух наградных корон для 

парных состязаний в фигурном катании. 

Рис 1. 

Композиционный 

Во время проведения анализа византийских 

головных уборов были выявлены закономерности 

их формообразования. Композиционно они 

подчиняются определенной схеме — 

композиционному ключу (рис 1). Основу 

композиционного ключа составляют два двойных 

квадрата. Каждый квадрат имеет вложенную 

структуру, основанную на квадрате, вписанном в 

окружность, вписанную в предыдущий квадрат. 

Дополняет композиционный ключ, развернутый 

на 45 о квадрат, горизонтальная диагональ которого 

соединяет центры верхних квадратов, и то же для 

нижних квадратов. Основными точками 

композиционной ориентации служат крестынавершия 

и геральдические лилии. Часто яркими 

композиционными точками являются крупные 

камни креста и обруча-диадемы. В основном 

композиция короны ступенчато расширяется к 

низу. 

Выбор стилистики исполнения наградных 

корон и их цветовое решение объясняется 

спецификой и характером функции. Была выбрана 

дисциплина фигурного катания, поэтому 

композиция изделия должна быть динамичной, 

стремительной, легкой и скользящей. На мой 

взгляд, к этим требованиям максимально 

подходит стилистика модерна. Стиль развивался в 

архитектуре, искусстве и дизайне Европы в конце 

XIX века. Для него характерны извилистые, 

плавные очертания с явной тенденцией к 

асимметрии. В декоре присутствуют природные и 

растительные мотивы, что характерно для 

украшения каркаса корон (например 

геральдические лилии). Характерно сочетание 

тонких и толстых линий, плавно текущих, 

изменяющихся по толщине. 

Для модерна характерна пастельная гамма 

лиловых, светло-зеленых, охристых оттенков. 

Следуя теме была выбрана холодная гамма 

оттенков серого. Специфика вида спорта 

фигурного катания обосновывает и выбор серебра 

311


в качестве материала. В эскизном проекте не 

предусматривается наличие драгоценных камней, 

так как стоимость этих изделий не должна быть 

высокой. Возможно декоративное дополнение 

фианитами или стразами в основной цветовой 

гамме корон. 

Рис 2. Женская корона 

Женская корона в своей конструкции имеет 

основные элементы диадемы: обруч и 

дополнительные украшения на нем (рис 2). 

Асимметрия каркаса подчеркивает выбранный 

стиль. В налобной части короны располагается 

центральный элемент. Как и в анализируемых 

прототипах, центральная часть здесь является 

акцентом композиции. В стороны от центрального 

элемента отходят “перья” под разными углами, 

что и создает асимметрию. С левой стороны линия 

уходящая вниз подхватывается следующим 

элементом и возвращается к обручу, за счет чего 

создается целостность композиции. 

Рис 3. Мужская 

В мужскую корону вкладывается образ воина, 

поэтому формой своей она напоминает 

древнеримский шлем. В основе конструкции так 

же диадема или венец, относительно которой 

происходит построение по вертикали (рис 3). От 

шлема сохранился слабо выраженный наносник в 

виде лопатки с выступающим ребром и науши, 

переходящие в затыльник. К затыльнику и 

налобной части крепится гребень. Он пластически 

решен в виде композиции декоративных 

элементов стиля модерн, главным образом 

растительных элементов. 

В основу концепции положено строгое 

следование принципам и закономерностям 

формообразования и стиля. Соразмерности и 

композиционный строй проектируемых изделий 

выполнены в соответствии с традициями 

византийских головных уборов, которые 

выступили в роли прототипов. 


1. Большая иллюстрированная энциклопедия 

древности. Догмар Гейдова, Ян Фурдик и др. 

2. The Crown Jewels. Incorporating the Tower 

exhibition — Crowns & Diamonds: the making 

of the Crown Jewels. 

ПРОЕКТ БЛАГОУСТРОЙСТВА СПОРТКОМПЛЕКСА «ПОЛИТЕХНИК» 

Ломаева Ю.О., Воробьева Е.И 

Томский политехнический университет, Ленина, 30 

E-mail: factory_86@sibmail.com, eukuh@mail.tomsknet.ru 

Специфика развития Томска, города Науки, 

известного как Сибирские Афины направлена, 

прежде всего, на поддержку и молодых ученых 

исследователей, аспирантов, студентов. Известно, 

что стимулирующим фактором научной и учебной 

деятельности является физическая культура, 

которая способствует балансировке и 

гармонизации личности. 

В этой связи актуальным становится 

разработка спортивных комплексов, в 

пространстве которых может быть реализована 

потребность в физической нагрузке – движении, 

беге, лыжным прогулкам, разнообразным 

спортивным играм. 

312


Однако, внешний вид и дизайн спортивных 

площадок зачастую не только не радует глаз, но и 

диссонирует с окружающей природой. 

Цель данного проекта - разработка варианта 

дизайнерского решения спорткомплекса 

«Политехник» - можно разбить на следующие 

составляющие: 

• объединить спорткомплекс в единое целое, 

упорядочив игровые и прочие площадки, 

привести их к единому стилю; 

• создать места совмещающие в себе 

спортивные занятия и отдых (беседки, 

лавочки); 

• привлечь как можно больше людей к 

занятию спортом; 

• сделать спорткомплекс комфортабельным 

для занятии спортом. 

Для реализации этих целей необходимо 

осуществить ряд логически связанных задач: 

• разработать основную концепцию проекта; 

• осуществить выбор материала, наиболее 

приемлемого для реализации проекта; 

• учесть экономический фактор. 

По стилю проект ориентирован, прежде всего, 

на молодое поколение, чтобы вызвать как можно 

больший интерес именно у молодежи. Эта задача 

достигается за счет приема многократного 

повтора изображений людей, занимающихся 

различными видами спорта. 

Стилизация изображений сгармонизирована по 

цвету, а фигуры спортсменов, повторенные в 

различных ракурсах позволили избежать 

монотонности и создать ритмический ряд, 

активизирующий восприятие и включающий в 

сознание идею спорта, активности, энергии. 

Рис.2 На данном виде представлено 

футбольное поле c трибуной. Площадка 

освещается декоративными фонарями. 

Также предлагается отгородить, находящееся 

рядом, футбольное поле от дачных и жилых 

домов, в данном случае с помощью стены. 

В планы проекта входит реконструкция 

футбольного поля. 

На пологом склоне предполагается разместить 

визуальные изображения различных видов спорта, 

цветовая гамма которых гармонирует с 

окружением. Изображения наносятся на ранее 

установленные плиты, путем покраски, либо с 

помощью пленки оракал. 

Проходящую через центр склона лестницу 

предлагается обновить, а стелу заменить на 

новую, отразив в ней логотип-символ Томского 

Политехнического университета. Трибуна под 

стелой имеет три ступени, которые можно 

трактовать как символ прошлого, настоящего, 

будущего. Таким образом, смысл, заложенный в 

стелу заключается в следующем: Томский 

политехнический университет был, остается и 

будет всегда на первом месте. 

Рис.1 Площадка под турники 

Стена стилизованная под город выполняет 

функцию разделения территории спорткомплекса 

от пространства жилых домов. 

Данная «перегородка» может быть выполнена 

из кирпича, что является наиболее оптимальным 

по сравнению с металлической конструкцией. 

Силуэты спортсменов рисуются с помощью 

красок, либо наклеиваются из оракала. 

Рис.3 Наглядное изображение склона, 

окружающего футбольное поле 

Для того, чтобы сделать спорткомплекс 

комфортным предусмотрены лавки рядом с 

каждой площадкой. Это позволит отдохнуть от 

313


изнурительных тренировок, перевести дух и 

просто пообщаться. 

Рис.5 Стела расположенная на центральном 

входе 

Рис.4 Баскетбольное поле 

Перед баскетбольным полем лавки 

расположены буквой П, а в центральной части 

размещается поле выложенное из плитки, 

разрисованной студентами и другими посетителя 

спорткомплекса. Мы сохраняем в своем проекте 

право молодежи на самореализацию – каждый 

может оставить свой след и вписать свой образ. 

Центральный вход на спорткомплекс также 

предлагается сделать соответствующим 

современным стандартам и уровню современного 

дизайна. Кирпичные стены могут служить 

основой для художественной росписи. На трех 

стенах по левую сторону от входа размещался 

лозунг «citius, altius, fortius» - «быстрее, выше, 

сильнее,» с соответствующими стилизованными 

изображениями. По правую сторону предлагается 

установить стелу с внутренней подсветкой, на 

которой, собственно, и расположиться название 

спорткомплекса. 

В проекте рассматривается вариант создания 

кафе (в помещении лыжной базы) - в полукруглой 

пристройке (слева) с тонированным стеклом, в 

котором после тренировки можно выпить чашечку 

горячего чая. 

Подводя итоги поделанной работы, можно 

констатировать, что реализация проекта 

способствует: 

• объединению спорткомплекса в единое 

целое, приведению к единому стилю, что 

достигается с помощью простых форм, 

сгармонизированной цветовой гаммы и 

единой тематики; 

• привлечению большего количества людей к 

занятию спортом; 

• реализации современного и 

комфортабельного 

пространства, 

соответствующего 

требованиями 

современного дизайна. 

CAD-CAM ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ ДЕРЕВЯННОГО ДЕКОРА НА 

ОСНОВЕ СТИЛИЗОВАННЫХ ОБРАЗОВ ДРЕВНИХ КУЛЬТУР СИБИРИ 

Ломаева Ю.О., Дронов В.В., Кухта М.С., Крауиньш Д.П. 

Томский политехнический университет, Ленина, 30 

E-mail: factory_86@sibmail.com, eukuh@mail.tomsknet.ru 

Цель проекта - создание и реализация на 

современной технологической базе серии 

художественных рельефов из дерева выполненных 

в традиции архаических стилей Древних культур 

Западной Сибири, которые могут быть 

использованы для: 

- мебельного производства: спинка стула, 

дверца шкафа (буфета), декоративный элемент 

мебельной конструкции; 

- декорирования помещений: декоративные 

панели, настенные панно, элементы зонирования 

(резные ширмы), декор лестниц; 

- дизайна архитектурных форм. 

Для реализации этой цели необходимо 

осуществить ряд логически связанных задач: 

- создать варианты стилизованных образовформ, 

на основе археологических артефактов, 

- обосновать выбор материала, из которого 

предполагается изготовить образцы изделия (тип 

древесной породы), 

- разработать технологии, учитывающие 

возможности современной техники. 

В основе проекта лежит идея интеграции в 

современное пространство визуальных паттернов 

Древних культур Западной Сибири. Стилизация 

этих образов, связанных с мифотворческим 

314


периодом 

предполагает сохранение семантики и 

глубинной символикии формы. 

Рис. 1 Голова Лося. Саровское культовое 

место. Томский областной краеведческий музей 

Галерея 

архетипических 

образов, 

порожденных 

Древними культурами, 

существовавшими на территории нашего края, 

развертывает бытие во всей полноте и органичной 

целостности. Дизайн деревянного декора 

по 

мотивам археологических 

находок 

Западной 

Сибири включает в себя разработку идеологии 

художественного 

проектирования, 

композиционное 

моделирование 

объектов 

мифодизайна и последующее их воплощение в 

конкретном материале. 

Фрагменты 

деревянного 

декора, 

представленные в проекте выполнены на основе 

археологических 

экспонатов, 

хранящихсяя 

в 

Томскомм 

областном 

краеведческом 

музее 

и 

отражающих 

мифотворчество 

обских угров, 

населявших 

территорию 

Томской 

области 

в 

период раннего железа.[ [1] Фигурки, 

изготовленные из белой бронзы 

в 5 в. до н.э. 

имели многомерную смысловую перспективу, не 

мифа-текста, 

запечатленного 

в слове, , а 

визуального 

мифа-образа, 

обладающего 

универсальным языком – языком стиля. 

В основу стилизации положены выделенные 

нами следующие 

смыслообразующие 

паттерны 

[2]: 

1. Символ Лося 

(рис. 1) генерирует идею 

Единства 

Мира, связан с Образом Солнца, 


собой персонификацию 

архетипических 

представлений 

о Живой 

Вселенной, 

способной 

чувствовать 

и 

переживать. [3] 

2. Бинарный архетип 

представлен 

антропоморфными 

пластинками, которые, по 

мнению исследователей, 

выражают 

образы 

Творцов-демиурговтакже 

Лики Хранителей-предков, а 

идею Единства Мужского и Женского 

начал. 

3. Скелетный («рентгеновский») 

стиль 

характерный для Древних культур, воссоздает 

многоплановые аспекты реальности. Формальной 

чертой его является схематическое изображение 

внутреннего строения животногоо – позвоночника, 

ребер, деталей скелета. Нередко скелетная основа 

дополняется изображением внутренних органов – 

аорты, сердца, органов размножения. Зарубежные 

археологи и этнологи называют этот стиль 

«рентгеновским». В исследованиях, посвященных 

кулайскому «скелетному» стилю, отмечается, что 

это не просто копирование 

живого существа, не 

изготовление его 

«неодушевленного» портрета, но 

акт творения, демиургическая креация, со всем 

набором 

жизненно 

необходимых 


живого 

организма.[4] «Скелетный» стиль 

кулайской культуры обращает наше сознание к 

осмыслению символа кости в традиционных 

культурах. Душа, согласно верованиям древних 

охотников, пребывает в костях. Кость является 

первоисточником 

жизни, откуда производится 

вид, поэтому можно надеяться на воскресение 

убитых 

животных из костей. 

Архаические 

традиции идентификации жизненного начала в 

костях встречается не только в Сибири, но и у 

Южно-американских народов 

(Дж.Дж. Фрэзер), у 

африканских охотников (Ф. Фробениус). 

Способы стилизации (тот или иной тип 

композиции, предпочтение, 

отдаваемое тем или 

иным 

стилистическим субстратам) имеют прямое 

отношение к мифотворчеству, к сущностным 

характеристикам 

Бытия и могут быть прочитаны 

непосредственноо в той мере, в какой не являются 

конвенциональными. 

Рис. 2. Стилизация образаа Лося. 

На базе выделенных смыслообразующих 

паттернов предложены композиционные варианты 

дизайна деревянного декора, которые не только 

репрезентируют 

архаические 

образы, но и 

сохраняют 

смысловую наполненность 

символических 

форм. Приемы рекомбинации и 

инверсии способствуют «новому прочтению» 

визуального словаря Древних культур 

(рис.2, 

3).[2] 

Рис. 3. Стилизация 

Рис. 4 Стилизация 

315


Бинарного архетипа образов Хранителей 

Выбор материала из которого планируется 

изготовить декоративные образцы – сорт 

древесины определяется одновременно с сюжетом 

резьбы и технологией изготовления. 

Исследования проведенные в Томском 

политехническом университете (кафедра АРМ 

МСФ) и возможность нашего региона 

предполагают использование кедра, сосны, 

лиственницы. Однако более детальное 

обоснование выбора породы дерева будет 

определяться спецификой его использования и 

типом выбранного художественного декора в 

рамках разработанных вариантов резьбы.[5] 

В настоящее время известны два основных 

способа получения прорезной резьбы - лазерная и 

инструментальная. В первом варианте 

изготовление рельефов экономически 

неэффективно, т.к. большая толщина доски 

требует увеличения мощности лазера. Лазер также 

не позволяет реализовать сложные, 

поверхностные скругления художественных 

рельефов, которые приходится дополнительно 

обрабатывать вручную. Инструментальная 

(фрезерная) обработка концевыми фрезами в 

нашем случае предпочтительнее по ряду причин – 

она позволяет более точно воспроизвести 

художественный образ (минимальный радиус 

скругления траектории определяется диаметром 

инструмента), осуществить проработку рельефа 

по глубине, а также универсальнее и 

экономически эффективнее лазерной технологии. 

Технологический процесс получения 

художественных рельефов предполагает 

использование CAD-CAM систем. 

Создание CAD-модели предполагает перевод 

эскиза в электронный вид, для его последующего 

использования в качестве подложки и 

векторизации (преобразования в трехмерную 

объемную модель). Затем масштабирование 

изображения – приведение образа к реальным 

размерам. 

Созданная САD-модель переносится в CAMприложение, 

в котором определяются вид 

обработки (токарная, фрезерная, токарнофрезерная), 

стратегия обработки, требования к 

инструменту, технологические параметры 

(скорость привода главного движения, подача 

(скорость перемещения рабочих органов), 

последовательность переходов, и, в конечном 

итоге – марка станка и системы ЧПУ, если это не 

заложено в настройка системы). 

В результате мы получаем управляющую 

программу для изготовления декоративного 

деревянного рельефа на конкретном 

оборудовании. 

Варианты композиционных решений 

символических форм, представленные в проекте, 

развивают идеи архаических культур Сибири – 

почитания Земли, Неба и Жизни во всех 

проявлениях и позволяют интегрально включить 

знания традиционных культур в современные 

пространства через визуальные образы. 

Предложенные варианты деревянного декора 

могут быть использованы в дизайне спинки стула 

(рис. 2, 3), декоративной вставки в дверце буфета 

(рис. 4), либо как фрагмент декоративного 

художественного панно. 


1. Яковлев Я.А. Иллюстрации к ненаписанным 

книгам: Саровское культовое место. Томск, 

2001 

2. Кухта М.С. Восприятие визуальной 

информации: философия процесса. Томск, 

2004 

3. Кухта М.С. Мотив «небесного лося»: опыт 

художественной стилизации кулайской 

металлопластики. // Сб. трудов научной 

конференции. РАН. Златоуст, 2003 

4. Мириманов В.Б. Первобытное и 

традиционное искусство. М., 1973 

5. Афанасьев А.Ф. Резьба по дереву. М., 1997. 

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В РЕСТАВРАЦИИ СТАРИННЫХ 

НАПОЛЬНЫХ ЧАСОВ 

Мазуров П.К., Барсуков В.Н. 

Северо-Западный государственный заочный технический университет, 

г. Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5 

E-mail: mthi@nwpi.ru 

В последние годы в России (и в 

государственном масштабе, и в сфере частных 

антикварных структур, и среди коллекционеров) 

все больше внимания уделяется сохранению 

дошедших до нас различных художественных 

изделий, в том числе старинных измерителей 


Двухмерное и трехмерное компьютерное 

моделирование в настоящее время достаточно 

широко используется в машиностроении, 

архитектурном проектировании, в дизайне 

ландшафтов и интерьеров, производстве мебели и 

ювелирных изделий, парикмахерском искусстве. 

Однако эти технологии не нашли пока должного 

316


применения в практике реставрации антикварных 

предметов декоративно-прикладного искусства, 

несмотря 

на то, что они позволяют моделировать 

отдельные утраты объектов реставрации до 

их 

изготовления в материале, значительно удешевляя 

процесс реставрации 

и повышая его 

производительность. 

В настоящей работе приводится конкретный 

пример использования 

компьютерного 

моделирования в реставрации крупногабаритного 

предмета 

декоративно-прикладного искусства. 

В специализированную мастерскую поступили 

на реставрацию старинные напольные часы, не 

относящиеся к предметам дворцового убранства и 

не имеющие 

музейной ценности, но 

представляющие 

определенный 

интерес для 

коллекционеров антиквариата. 

Предреставрационные исследования показали, 

что эти часы могут быть отнесены к стилю 

«неоклассицизм». 

Корпус часов, судя по подбору пород дерева и 

внешнему виду инкрустации, был изготовлен в 

России. Инкрустация, украшающая корпус часов, 

выполнена в технике «маркетри», при этом 

использован шпон красного и черного дерева, 

возможно, клена и тополиногоо капа, а также 

пластины 

слоновой кости. Все «неоклассические» 

профилии на корпусе часов выполнены из красного 

дерева. 

Анализ состоянияя корпуса часов и часового 

механизма показал, что в них отсутствуют: 

- фрагмент цоколя 

корпуса, 

- застекленная дверца перед циферблатом, 

- фрагменты инкрустациии на разных 

поверхностях корпуса, 

- некоторые детали механизма (зубчатые 

колесики, часовая стрелка). 

Задачей 


работы 

являлось 

трехмерное 

моделирование 

всех 

фрагментов 

корпуса часов, его декора и деталей часового 

механизма, осуществление виртуальной «сборки» 

корпуса и механизмаа часов, визуализация работы 

«собранного» 

часового 

механизма и 

осуществление всестороннего обзора полностью 

«отреставрированных» часов. 

Моделирование корпуса часов 

и их механизма 

производилось с использованием 

нескольких 

компьютерных 

программ. 

При 

выборе этих 

программм предпочтение было отдано наиболее 

подходящим для решения поставленных задач. 

Виртуальный корпус часов, как и реально 

существующий, 

состоит 

из нескольких 

самостоятельных массивных фрагментов (цоколя, 

нижней тумбы, средней тумбы с дверцей перед 

маятником и верхней части с дверцей перед 

циферблатом), которые моделировались порознь. 

Моделирование сохранившихся и утраченных 


корпуса часов осуществлялось 

в 

программе 

Solids Works, 

позволяющей, в 

частности, проектировать трехмерные объекты, 

производить их сборку и представлять собранные 

модели в реальном (визуализация) и динамичном 

(анимация) 

виде. При этом 

использовались 

инструменты 

и операциии 

«Прямоугольник», 

«Смещение 

объектов», «Выдавливание», 

«Выдавливание по траектории». 

Для 

нанесения 

накладных 

украшений 

из 

квадратов черного дерева на карниз верхней части 

корпуса 

часов 

использовалась 

операция 

«Прямоугольный 

массив», а для создания 

вентиляционных 

окошек на боковых поверхностях 

этой 

части корпуса производился вырез требуемой 

формы и размеров с помощью параметра «Через 

все» ». 

При виртуальной «сборке» корпуса часов за 

базовый фрагмент была принята нижняя тумба, к 

которой были «присоединены» сначала средняя 

тумба и верхняяя часть, а затем цоколь и дверцы 

средней тумбы (сохранившаяся) и застекленная 

верхней части (реконструированная). 

Модель корпуса часов и составляющие ее 

фрагменты (как 

сохранившиеся, 

так и 

реконструированные) представлены на рис. 1. 

Мозаичный набор для передней стенки 

нижней 

тумбы 

модели корпуса 

часов создавался 

в 

программе CorelDRAW, для чего в нее были 

импортированы 

фотографические 

изображения 

реальных срезов красного и черного дерева, клена 

и капа тополя. 

Для 

создания 

одногоо из «лепестков» 

мозаичного набора требуемых формы и размеров 

применялся инструмент «Форма», после чего 

«лепесток» размножался при помощи операции 

«Дублирование». 

При наборе 

ориентировались 

мозаичной 

по 

ячейки «лепестки» 

подложенному 

фотографическому изображению сохранившегося 

фрагмента, 

под них подкладывался 

фон, 

имитирующий 

разные 

породы дерева, 

и 

накладывалась 

квадратная рамка из 

полос, 

имитирующих красное дерево. 

Рис. 1. Модель корпуса часов 

317


Полученные ячейки узора были скомпонованы 

в мозаику. В ее геометрический центр был 

помещен 

созданный 

аналогичным образом 

из 

имитаций разных пород дерева 

круг с «розой 

ветров». 

Мозаичный набор был затем обрамлен с 

помощью 

инструмента «Форма» 

прямоугольной 

рамкой из полос, имитирующих 

красное дерево 

двух разных оттенков. 

С использованием 

аналогичных приемов был 

создан мозаичный декор на боковых стенках 

нижней и средней тумб, верхней части модели 

корпуса часов и на передней стенке и дверцее его 

средней тумбы. 

Мозаичные 

наборы 

в формате bmp 

экспортировались в программу Photoshop CS 

для 

придания 

им необходимых форм и размеров и 

подготовки для назначения их в качестве 


на стадии последующего 

моделирования в программе 3D Max 7. 

Моделирование 

механизма часов включало 

несколько этапов: 

- создание плоских эскизов сохранившихся и 

утраченных деталей 

механизма в программе 

AutoCAD; 

- экспорт этих эскизов в программу 3D Max 

7; 

- создание в этой программе трехмерных 

моделей всех деталей 

механизма; 

- назначение соответствующих материалов 

этим моделям; 

- «сборка» часового механизмаа в единое целое. 

Трехмерные 

модели 

деталей 


механизма можно было создать и в самой 

программе 

AutoCAD, что первоначальноо 

и 

делалось. Однако при экспорте готовых моделей 

зубчатых 

колесиков из программы AutoCAD в 

программу 3D Max 

закругленные поверхности 

получались 

сегментированными, что делало 

неприемлемым внешний вид модели часового 

механизма. 

Поскольку программы AutoCAD и 3D Max 

являютсяя 

продуктами 

одного производителя, 

никаких проблем с экспортом файлов из первой 

программы во вторую 

не возникало. 

Аналогичным образом были созданы модели 

маятникаа и сохранившейся и утраченной стрелок 

часов. На 

рис. 2 показана модель механизма часов. 

Рис. 2. Модель часового механизма 

Заключительн 

ным этапом 

работы явилась 

«сборка» в единое целое корпуса часов с их 

механизмом в программе 3D 

Max 7 и создание 

анимации. 

В анимационном ролике 

показано действие 


механизма 

и представлена 

в 

пространстве 

трехмерная 

модель 

«отреставрированных» часов (рис. 3), 

Рис. 3. Модель «отреставрированных» 

напольных часов 

что 


облегчило работу 

специалистов по реальной реставрации этого 


318


ПОЛУДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

Малахов А.А., Малахова Г.В., Корчмит А.В. 

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: Algar2@yandex.ru 

«В каждом драгоценно камне, как в капле 

воды, отражено все величие природы, и любого из 

них достаточно, чтобы ощутить ее 

совершенство». 

Плиний Старший 

В последние годы возродился интерес к 

изделиям, изготовленным из природных 

материалов, и, в частности, из поделочных и 

полудрагоценных камней. В связи с этим встает 

вопрос о развитии центров обработки этого 

поистине уникального материала. В настоящее 

время в ювелирном и камнерезном деле 

используют более ста видов цветных камней. 

Что же объединяет цвета фресок древних икон, 

убранство белокаменных соборов, миниатюрную 

скульптуру, египетские пирамиды и, наконец, 

ювелирное дело? Думаю, что ответ не является 

секретом ни для кого – камень. Чем же привлекает 

человека этот, казалось бы, тяжелый, холодный и 

безжизненный материал? Быть может, любовь к 

камню связана с тем, что наши пращуры слишком 

долго жили в Каменном веке, когда камень давал 

им почти все? Жилища, огонь, орудия труда, 

оружие и украшения – все эти изделия 

изготавливались из камня [1]. И не случайно 

именно этот материал дал название одной из 

самых продолжительных эпох в истории 

человечества – Каменному веку. Началом истории 

обработки камня можно считать возраст находок 

древнейших каменных орудий труда – 2,9 млн. лет 

(стоянка Хадар в Эфиопии). 

В данном случае основной задачей художника 

является выявление природной красоты камня. 

Воплотить образ, передать его с помощью 

многообразия структуры, цветов и форм, 

максимально выявить свойства материала – вот 

первая цель, которую должен ставить перед собой 

дизайнер, занимающийся обработкой природных 

материалов. 

Каждый человек, взявший в руки штихель, 

зубило или кайло должен осознавать свою 

ответственность за то, что он делает. Тем более, 

если этот человек – художник. Важно не перейти 

грань между созиданием собственных творений и 

разрушением восхитительных творений природы. 

С развитием ювелирного дела 

совершенствовалась техника обработки камня. 

Вместе с этим открывалась красота минералов и 

горных пород. Большое разнообразие 

драгоценных и полудрагоценных камней, 

встречающихся в природе, позволило ювелирам 

не одного поколения создавать прекрасные 

произведения искусства [2]. 

Томская область не богата цветными 

минералами, однако, и у нас можно встретить 

такие изумительные поделочные камни, как агат, 

сердолик, карнеол, опал, разнообразные яшмы и 

мраморный оникс. Эти минералы могут служить 

исходным материалом для мелкой скульптуры, 

инкрустации, резьбы и, конечно, ювелирных 

изделий. 

Опалы 

Благородный опал редкий самоцвет. Этот 

эффектный камень с солнечными переливами и 

голубоватыми таинственными бликами придаст 

прелесть и оригинальность любому ювелирному 

изделию. 

Данный минерал уже около 2000 лет 

используется для изготовления украшений, что 

свидетельствует о высокой художественной 

ценности и привлекательности этого камня. Он 

обрабатывается в виде кабошонов и вставляется в 

кольца, серьги броши и кулоны, является 

интересным коллекционным материалом. 

В Томской области известно Мирнинское 

месторождение, отдельные находки отмечены по 

берегам рек [3]. 

Способность опала легко обрабатываться и 

полироваться делает его привлекательным для 

мастеров, но камень хрупок, и при его обработке 

необходимо соблюдать осторожность. Минерал 

опасно перегревать во время шлифовки и 

полировки, так как он очень чувствителен к 

резким перепадам температуры. И если из камня 

испариться вода, то исчезнет прекрасная ему игра 

цветов. Изделия из опала иногда погружают на 

некоторое время в воду, чтобы они «оживились» 

[1]. 

Агаты 

Представляют разноокрашенные агрегаты 

халцедона. Иногда они содержат и другие 

низкотемпературные модификации кремнезема, а 

также зернистые или шестоватые выделения 

кварца, которые слагают центральную часть 

халцедонового образования. особо эффектен в 

больших образцах. Обладает способностью к 

идеальной полировке. 

Агаты являются типичным ювелирноподелочным 

сырьем: из них делают вставки в 

ювелирные изделия – кольца, серьги, кулоны, 

браслеты, запонки, а также камнерезные изделия 

типа небольших шкатулок, пудрениц и .п. С 

древних времен агаты использовали в глиптике – 

искусстве резьбы по камню, высокого мастерства 

в котором достигли еще в античной Греции и 

Древнем Риме. 

Определяющим декоративным признаком 

агата как ювелирно-поделочного камня является 

рисунок, обусловленный его зональным 

строением. Декоративные качества агата зависят 

319


от характера расположения полос (зон) и их 

ширины, четкости рисунка и степени 

контрастности окраски, просвечиваемости камня, 

а также наличия инородных включений, эффектно 

дополняющих рисунок. 

Этот вид камня разнообразен по своей окраске. 

Цвет полос может быть самых различных тонов и 

оттенков: серым, голубым, розовым и красным, 

белым и черным. Наиболее распространены серые 

агаты. 

Это самый финансово доступный широкому 

кругу любителей камень, не требующий дорогого, 

благородного обрамления. 

Яшмы 

Яшма – один из наиболее распространенных 

цветных камней пестрого состава и облика – 

высоко ценилась человеком с древнейших времен. 

В литературе и практике камнерезного дела под 

названием «яшма» объединена большая группа 

минеральных образований разного генезиса, но с 

близкими физико-механическими и художественно-декоративными 

свойствами. Иногда его путают 

с агатом. 

Очень прочная и твердая мелкозернистая 

кремнистая порода, хорошо поддающаяся 

полировке, обладающая широчайшей палитрой 

цветов и оттенков. Окраска самоцвета варьируется 

в зависимости от присутствия окислов железа, 

марганца, пигментного вещества, амфиболов, 

хлорида. Рисунок определяется 

неравномерностью минерального состава породы. 

Столь широкого и разнообразного сочетания 

красок и их оттенков не знает ни один камень в 

мире. Оно создает изумительные картины, 

нередко целые пейзажи и рисунки – так 

называемая пейзажная яшма. Рассматривая 

некоторые образцы пейзажных яшм в музеях, 

посетители не могут поверить, что нарисовано все 

это самой природой. 

Месторождения Яшм известны в США, 

Японии, Чехословакии, Франции, Германии, 

Индии, Венесуэле, особенно богата этим 

самоцветом наша страна. В частности, по берегам 

Томских рек встречается, в основном, яшма 

насыщенных красных оттенков. 

Мраморный оникс 

Мраморный оникс представляет собой 

полосчатый агрегат кальцита или арагонита. Его 

проявления обнаружены в обрыве реки Томи. 

Окраска данного минерала также является 

достаточно разнообразной: встречаются белые, 

желтые, зеленые, розовые образцы. Окраску камня 

обуславливает главным образом присутствие 

соединений двух- и трехвалентного железа и 

органических включений. В известной степени 

окраска, как и у агатов, зависит от структуры: чем 

больше плотность срастания индивидов кальцита 

(арагонита), тем темнее окраска. Кроме того, на 

цвет влияют примеси магния, стронция, бария и 

марганца. 

По А.Е. Ферсману мраморный оникс является 

одним из самых первых цветных камней, 

использованных человеком [1]. Он издавна 

славится как отличный поделочный камень и 

широко используется в архитектуре. Это 

относительно дешевый и очень благородный 

материал для мастеров. Из него изготавливаются 

вазы, чаши, шкатулки, мелкая скульптура, а также 

другие изделия. Этот камень обладает высокими 

декоративными качествами, легко поддается 

обработке, принимает зеркальную полировку. 

Особенно эффектен в сочетании с бронзой. 

Полированные пластины оникса представляют 

собой прекрасный коллекционный материал. 

Сердолики 

В данную группу объединены 

просвечивающиеся халцедоновые образования 

(SiO 2 ) оранжевого, красного, желтого цвета. 

Сердолик как оригинальный ювелирный 

камень известен с глубокой древности. Свое 

название он получил от столицы Лидийского 

царства Сардис. Этот камень издавна ценился 

значительно выше, чем агат. К древнейшим 

изделиям из сердолика относят примитивные 

украшения из необработанных галек. Сейчас густо 

окрашенные разновидности халцедона с 

преобладающим бурым оттенком обычно 

называют сардером; буровато-желтые и красные – 

карнеолами. Сердолики с ясно выраженной 

полосачтатостью называют сардониксами. 

Как и многие другие агрегаты халцедона 

образуется в процессе поствулканической 

гидротермальной деятельности. Окраска 

халцедона в большинстве случаев вторична и 

возникает в результате природного 

прокрашивания серого халцедона гидроксидами 

железа. Месторождения сердолика чаще всего 

представляют собой аллювиальные россыпи. 

Самостоятельные месторождения встречаются 

достаточно редко [1]. 

В процессе переноса водами, рек камни 

подвергаются естественной механической 

обработке – окатываются. 

Сердолик – самоцвет недорогой, доступен 

почти каждому; очень часто используется в 

производстве украшений – различных подвесок, 

серег и перстней. Издавна применялся для 

украшения одеяний церковных служителей и 

царей. 

Уникальность камня, как поделочного и 

ювелирного материала, заключается в том, что 

природа сама подсказывает художнику варианты 

оформления творческой идеи. Каждый образец 

должен рассматриваться, прежде всего, как 

целостное творение природы; и только потом 

служить материалом для воплощения 

собственных идей. 

320



1. Самсонов Я.П., Туринге А.П. Самоцветы 

СССР: Справочное пособие / Под ред. В.И. 

Смирнова. – М.: Недра, 1984. – 335 с., ил. 

2. Федотов Г.В., Когда оживает камень. – М.: 

АСТ-ПРЕСС, 1999. – 144 с.: ил. 

3. Свешникова В.Л. Геммология: Материалы 

научной конференции. (19-20 ноября 2003 г., 

Томск), ТГУ, – 2004. 

ПЕРСПЕКТИВЫ ОБРАБОТКИ ЦВЕТНЫХ КАМНЕЙ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ 

Малахов А.А., Малахова Г.В., Корчмит А.В. 

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: Algar2@yandex.ru 

«Мы должны возродить камнерезное дело и 

создать крупные центры обработки, огранки и 

полировки камня, и по этой промышленности 

наша страна должна по праву занять первое 

место в мире.». 

А. Е. Ферсман 

В Томском Политехническом Университете 

уже несколько лет готовят специалистовтехнологов 

по художественной обработке 

материалов (специальность 261001). На 

Машиностроительном факультете студенты 

имеют возможность попробовать свои силы в 

изготовлении художественных изделий методами 

холодной ковки и чеканки, а также заслушать 

курсы лекций по истории обработки металлов и 

истории искусств. Основными материалами 

являются металлы и сплавы, в частности медь, 

олово, бронза и др. 

На протяжении многих веков в изделиях 

ювелирно-прикладного искусства металл был 

верным спутником камня. Прекрасно дополняя 

друг друга, они открыли безграничные 

возможности для фантазии художников-ювелиров. 

Видится перспективным развитие учебнолабораторной 

и научной базы в Томском 

политехническом университете для подготовки 

специалистов более широкого художественноювелирного 

профиля. Развитие материальнопроизводственной 

базы дает реальные 

перспективы разработки собственного 

экспериментально-практического производства 

обработки природных материалов, в том числе 

минералов, встречающихся в аллювии таких рек, 

как Томь, Обь, Яя и др. Однако основной 

проблемой остается проектирование и 

приобретение 

специализированного 

оборудования, расходных материалов, а также 

дефицит некоторых минералов. 

Этапы технологического процесса 

Технология обработки камня с древних времен 

не претерпела существенных изменений. В 

процессе развития было найдено оптимальное 

сочетание операций, позволяющее в полной мере 

выявить свойства материала. Существует ряд 

предпосылок того, что в ближайшее время в 

камнерезное и ювелирное дело будут привнесен 

ряд новых технологий. В частности, об этом 

позволяет говорить бурное развитие 

нанотехнологий (новые материалы для 

камнерезного инструмента), лазерной техники 

(высокоточные методы обработки и резки) и 

возросший в последние годы интерес к обработке 

полудрагоценного и драгоценного минерального 

сырья. 

В технологическом процессе обработки 

собранных образцов можно выделить пять стадий 

[2]: 

• первая стадия – предварительный осмотр 

камня проводится для определения наиболее 

оптимального раскроя камня с учетом 

дефектов, неравномерности окраски, 

возможной формы огранки и т.п. 

• вторая стадия – разметка. Она требует 

большого опыта и знаний особенностей 

камня – его свойств, кристаллографического 

строения и т.д. 

• третья стадия является не менее 

ответственной; это резка – именно она 

определяет основные геометрические формы 

будущего изделия. 

• после обработке на камнерезном станке 

переходят к дальнейшему этапу обработки 

камня – обдирке. В процессе обдирки 

изделию из камня придается грубая черновая 

форма. 

• заключительным этапом обработки является 

полирование, в результате которого камень 

приобретает гладкую и блестящую 

поверхность, четкость рисунка и более 

насыщенную окраску. Вместе с тем 

полированная поверхность становится 

защитной оболочкой, предохраняющей 

камень от воздействия внешней среды. 

Следует заметить, что не все поделочные 

камни принимают полировку, но это не 

мешает их декоративному и ювелирному 

использованию [1]. 

Оборудование техпроцесса обработки 

Первый формообразующий этап обработки – 

резка, выполняется на камнерезных станках. 

Основным рабочим элементом такого станка 

321


является алмазный круг. Алмазные круги 

изготавливают из стали, а режущие кромки из 

стального и алмазного порошков, спрессованных 

при высокой температуре в единую массу. В 

процессе резания камень постепенно стачивается, 

обнажая запрессованные в нем зерна алмаза, 

которые непосредственно режут камень [1]. 

Стирание металла и изнашивание алмазных 

зерен происходит очень медленно, поэтому 

алмазные круги служат очень долго. Но главное, 

их применение позволяет во много раз увеличить 

скорость резания камня. 

Все обдирочные работы выполняются на 

обдирочном станке, на котором установлен 

абразивный круг из карбида кремния – камня 

серого цвета с синеватым оттенком. Для этого 

служат обдирочные круги диаметром 150-250 мм 

и толщиной 12-36 мм. Первичная грубая обдирка 

производится на круге, имеющем абразивные 

зерна от 300 до 150 микрон. [2…4] 

Для удаления продуктов резания, охлаждения 

камня и круга при резании и обдирке 

используются различные охлаждающие жидкости. 

Для резки применяют охлаждение с помощью 

подачи на круг антифриза или воды. 

После шлифования матовость поверхности 

камня почти исчезает и на ней остается легкий 

полупрозрачный налет. Далее приступают к 

следующему этапу декоративной отделки - 

полированию [1]. 

Полирование выполняют с помощью войлока, 

ткани, кожи и дерева, на поверхность которых 

предварительно наносят различные полирующие 

материалы, в качестве чего применяют алмазные 

пасты, окись хрома, диоксид кремния (трепел), 

кирпичный порошок, оксид алюминия и др. 

Состав полирующего материала зависит от 

индивидуальных особенностей структуры и 

состава минерала. Полируют изделия из камня как 

вручную, так и на специальных полировальных 

кругах – войлочных, матерчатых, кожаных и 

деревянных. Ручное полирование отличается от 

машинного тем, что требует больше времени и 

значительных физических усилий, но результаты 

ручного полирования намного лучше машинного. 

Кроме того, вручную полируют труднодоступные 

места (например, в скульптуре), которые совсем 

невозможно обрабатывать полировальными 

кругами [1]. 

Огранку, шлифовку и полировку цветных 

камней производят на станках типа 0126-А, 

обеспечивающих скорость вращения до 2500 

об./мин. Обрабатывают камни на алмазном круге 

типа AI-ПВ диаметром 140 мм. Для огранки 

используют алмазные круги с зернистостью 

алмазов 60/40 мкм, которые постоянно омывают 

охлаждающей жидкостью, а для полирования – 

круги, армированные алмазами зернистостью 7/5 

мкм и охлаждаемые веретенным маслом. 

Некоторые цветные камни полируют на 

оловянных или свинцовых дисках, применяя 

окись хрома, трепел или другие «мягкие» 

абразивы. 

Лазерные технологии 

Лазерный луч целесообразно применять для 

тонкого художественного раскроя минерального 

материала. 

Лазерным лучом сверлят, точнее, мгновенно 

пробивают отверстия любой формы в самых 

прочных материалах. Всем известна, например, 

лампочка накаливания. Главная ее деталь – тонкая 

вольфрамовая спираль. Изготовляют ее способом 

волочения: протаскивают заготовку через 

фильеры – сужающиеся отверстия. Вольфрам – 

металл очень твердый, поэтому фильеры сверлят в 

алмазе. Операция это очень сложная и дорогая: 

алмаз сверлят только алмазом, и обработке он 

поддается очень медленно. Лазерная вспышка 

пробивает в минерале отверстие за считанные 

секунды. А излучение фокусируют так, что 

фильера сразу получается нужной формы и 

диаметра. 

Интересно, что лазерным излучением алмаз 

можно не только «испортить», пробив в нем 

дырку, но и улучшить. Посторонние включения 

внутри крупного ювелирного камня не позволяют 

огранить последний в дорогой бриллиант, 

поскольку нарушают его «игру». Чтобы убрать 

дефекты, алмаз раньше распиливали на части. 

Сегодня лазерным лучом, сфокусированным в 

тонкую нить, включения выжигают и испаряют 

через пробитый микроскопический канал. После 

такой «косметической операции» отверстие 

заполняют прозрачным пластиком, и оно 

становится совершенно незаметным [5]. 

Нанотехнологии 

Алмаз – самый твердый минерал на Земле. 

Этот камень, представляющий собой углеродное 

соединение, имеет кристаллическую решетку в 

форме тетраэдра (пирамиды с четырьмя 

равновеликими треугольными гранями). Его 

вершины образованы четырьмя атомами углерода. 

Треугольник очень жесткая фигура: его можно 

сломать, но деформировать или смять нельзя. В 

природе известны кристаллы с решеткой, 

состоящей не из атомов, а из молекул. Если 

молекулы достаточно велики и связи между ними 

сильны, то кристаллическая решетка оказывается 

чрезвычайно прочной. Этим условиям в полной 

мере отвечают фуллерены: соединения углерода в 

виде сферической молекулы, состоящей из 60 

атомов углерода. 

В начале 90-х гг. XX в. российские ученые 

сумели получить первые образцы нового вещества 

– фуллерита. Это кристаллы размером 5-6 мм; их 

острые грани царапают алмаз так же легко, как 

алмаз – стекло. Особенности строения фулеррита 

322


обеспечивают очень высокую твердость: она в 2-3 

раза превосходит твердость алмаза. 

Уникальные 


нового 

вещества 

окажутся 

особенно ценными при изготовлении 

приборов 

для измерения твердости материалов и 

«вечных» нестираемых покрытий. Кроме того, из 

фуллерита можно делать такие инструменты 

для 

бурения скважин, обработки твердых камней, 

легированных сталей, керамических материалов, 

камней (в том числе и алмазов!), о которых 

технологи еще вчера могли толькоо мечтать [5]. 

К сожалению, в последние десятилетия стали 

забывать, что каменных дел мастера могут делать 

не только мелочи, но и настоящие произведения 

искусства. 


: 

1. Федотов Г.В., Когда оживает камень. – М.: 

АСТ-ПРЕСС, 1999. – 1444 с.: ил. 

2. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные 

камни. Под. ред. Н.И. Гинзбурга М., Недра, 

1982. – 239 с. 

3. Годовиков А.А., Рипинен О.И., Моторин С.Г. 

Агаты. – М. : Недра, 1987. – 368 с.: ил. 

4. Самсонов Я.П., Туринге А.П. Самоцветы 

СССР: Справочное пособие / Под ред. В.И. 

Смирнова. – М.: Недра, 1984. – 335 с. 

5. Энциклопедия / Под ред. М.Д. Аксеновой: 

Изд-во «Аванта +», 1999. Т.14. Техника. – М.: 

– 688 с.: ил. 

ДИЗАЙН–КОНЦЕПЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ 

ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

НОВОГОДНЕЙ 

ВИТИРИНЫ «ЕЛКА В СТИЛЕ METAL» 

Маркова М. А. 


Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: MarkovaMaria@list.ru 

Дизайн витрин - это творчество в сфере 

взаимодействия людей с вещами 

и окружающей 

их средой. Театр начинается с вешалки, а магазин 

с витрин. 

Действительно, 

за стеклом 

витрины 

разворачивается сценографический образ мира 

товаров, своеобразная 

пьеса о неизбывных 

человеческих 

желаниях. Пространство, 

отделенное от нас прозрачной преградой, манит 

изобилием 

форм, интригует игрой света, 

соблазняет 

иллюзорной 

доступностью 

населяющих его вещей. 

Разработка дизайна витрины 

- это наука и 

искусство, требующее художественного вкуса, а 

так же знания современных технологий. 

Новогодние 

витрины 

напоминают о 

приближении Рождества и Нового года! Они, как 

правило, , являютсяя 

неотъемлемой 

частью 

украшения внешнего 

вида магазина, а также улиц, 

создавая яркое праздничное 

новогоднее 

настроение. Идея данной витрины «Елка в стиле 

Metal», заключается 

в стремлении сделать что-то 

необыкновенное, несущее праздник, сказку и 

радость (рис. 1). Выбор стиля Metal, не случаен. 

Металлические 

подчеркивают 

элементы, 

строгость и 

не 

некую 

только 

жесткость 

композиции, но и задают такую динамику, 

которую можно лишь сравнить со скоростью 

приближения Новогоо года. 

Рис.1 Композиция «Елка в стиле 

Metal» 

(авторы: студенты кафедры АРМ МСФ 

Мария Маркова, Наталья Майорова) 

Для 

создания 

композиции 

в витрине 

используются 

следующие 

материалы: 

металлическая сетка, ткань – тафта синего цвета, 

проволока, стразы, фактурная подарочная бумага 

синего цвета. Выбор цвета и материала не 

случаен, 

ведь металлический 

блеск создает 

настроение 

праздника, 

синий 

цвет тафты 

напоминает новогоднюю морозную ночь, а стразы 

- елочные игрушки, хрусталь, сосульки. 

Композиция, составленная 

из синей тафты и 

серебристой металлической 

сетки, напоминает о 

глубокой синеве зимних вечеров и мерцании звезд 

на холодном небе. 

Не ищите здесь традиционных решений. Ели, 

встроенные в ритмы металл, как будто запутались 

в сетях времени 

и пространства. Их взял в плен 

Новый год. 

Эта 

композиция 

подобно 

изысканной 

новогодней открытке украсит витрину 

любого 

магазина, 

завораживая 

ритмом и строгой 

геометрией форм, танцем металлических 

елочек и 

благородством стиля. 

323


Рис. 2 Презентация проекта 

Представленный 8 ноября в ТПУ проект « Елка 

в стиле Metal» (рис. 2), был реализован в рамках 

курса Мастерство (руководители – профессор 

кафедры 

АРМ Кухта М.С. и директор 

дизайнерской группы 

АРТ-Портфель –Василькова 

М.А.). Данный проект органичноо сочетает в себе 

различные по фактуре и своему назначению 

материалы: жесткая, грубая металлическая сетка и 

легкая воздушная тафта, проволочные каркасы 

елок и мягкая, напоминающая по 

своей структуре 

паутинку, бумага. 

Основные 

технологические 

приемы, 

используемые при изготовлениии витрины – это 

сварка. В первую 

очередь 

изготовление 

прямоугольного 

металлического 

каркаса, затем 

также, при помощи 

сварки 


крепление елок к каркасу. Металлическая сетка 

крепиться к каркасу при помощи проволоки. 

Изготовленная витрина монтируется в оконный 

проём с помощью 

карабинов. . 

Глядя на эту работу, невольно хочется 

фантазировать. 

Например, можно видеть 

морозные узоры, еловые ветки, сосульки, елки и 

многое другое. Работа является уникальной, 

благодаря тому, что все выполняется вручную, и 

это говорит о ее неповторимости. 

Во всем мире декор витрин давно стал 

самостоятельным 

видом искусства, позволяющим 

создавать в пространстве 

витрины истинные 

чудеса сценографического дизайна. 

Время меняет 

и наш суровый сибирский город. 

Сказочные, 

манящие 

пространства 

витрин 

способные 

создавать 

волшебную 

атмосферу 

Новогоднего 

Чуда, предложенные 

в 

Политехническом 

университете, 

непременно 

найдут отклик в сердцах томичей, и мы увидим их 

в нашем городе но уже не в качестве проектных 

макетов, а в реальном воплощении. 

КЛАССИФИКАЦИЯ 

СОСТАВЛЯЮЩИХ ДИЗАЙНА 

Никонорова Е.А., Демиденко 

И.А. 

Брянский 

государственный технический 

университет 

E-mail: litle20@ @inbox.ru 

На современномм рынке большую роль в 


изделия 

играет его дизайн. И 

выигрывает то предприятие, которое быстрее 

других реагирует на изменение предпочтений 

потребителей. Поэтому чем быстрее у дизайнера 

появитсяя необходимая информация и он сможет 

ее применить, зависит успех производителя 

на 

рынке. 

«Дизайн» в переводе с английского языка 

означает: конструировать, проектировать рисунок, 

эскиз и т. п. Таким образом, дизайнерский проект 

- это «красивый проект». 

Дизайнер - это 

художник-конструктор, 

который 

участвует 

в 

созданиии изделия от начала проектирования до 

его 

изготовления и передачи в эксплуатацию. 

Художнику-конструктору не следует предлагать 

сделать вещь красивее, это будет простым 

украшательством, а сама вещь не станет лучше - 

функциональней, удобней в эксплуатации, проще 

и т. д. 

Любые 

изделия: станки, промышленное 

оборудование, 

мебель и т. д. - должны 

проектироваться 

с учетом «человеческого 

фактора» » инженером-конструктором совместно с 

дизайнером или конструктором, обладающим 

знаниямии и умениями художника, психолога, 

физиолога и т.д., т. е. дизайн охватывает целую 

гамму 

конструкторских 

действийй 

при 

проектировании 

изделий. 

На 

схеме представлена 

классификация 

составляющих элементов приемов и 

конструирования 

изделия в дизайне. 

способов 

При ее 

разработке использовались 

общие положения, 

необходимые 

классификационной 

при 

схемы или 

составлении 

рубрикатора: 

построение подчинено логическому принципу и 

отражает 

современное 

состояние системы, 

классификация 

учитывает возможности 

ее 

различного 

использования, 

и ее структура 

предусматриваетт 

включение 

новых 

подразделений. 

Однако невозможноо 

четко 

расположить все 

приемы, способы, составляющие 

элементы дизайна по соответствующим рубрикам, 

и предложенная 

классификационная 

схема 

содержит долю условности. 

На первом уровне иерархии расположены 

укрупненные блоки образующих дизайна. Это 

дизайнерское 

и инженерно-функциональное 

формообразование. 

Инженерно-функциональное 

формообразование подчинено функциональности 

машины - ее производительности, скоростным и 

прочностным 

вырабатываемой 

характеристикам, 

продукции и др. 

качеству 

324


Функциональность машины (изделия) 

определяется ее конструкцией, качеством и 

прогрессивностью технологического процесса, 

протекающего в ней. Дизайнерское 

формообразование включает, кроме 

вышеперечисленных, и эстетические требования к 

форме - это максимальные удобства, 

безопасность, положительные эмоциональные 

воздействия на человека при ее эксплуатации. 

Инженернофункциональное 

формообразование 

Материал 

Технология 


ДИЗАЙН 

Конструкция 

Дизайнерское 

формообразование 

Эргономика 

Композиция 

Рис.1 Классификация составляющих дизайна 

На втором уровне расположены 

характеристики, входящие в блоки первого 

уровня, причем в каждый блок входят все 

составляющие нижнего уровня. Так, например, 

эргономика включает и инженерную психологию, 

и гигиену труда, и физиологию человека. 

На третьем уровне помещены приемы и 

способы, элементы - составляющие второго 

уровня. Так, например, расшифровывается термин 

«композиция», который включает объемнопространственную 

структуру, контраст, цвет и др. 

В свою очередь объемно-пространственная 

структура будет входить в конструкцию, в 

технологию процесса. А композиционное 

построение изделия может базироваться как на 

отдельных приемах формообразования 

(контрастность и цвет или масштаб, пропорция), 

так и на сумме этих приемов. Так, прием 

масштабной гармонизации (один из 

составляющих элементов композиции) - это 

выявление соразмерности между вещью и 

человеком. 

При составлении характеристик четвертого 

уровня его элементы могут входить в третий 

уровень как в полном составе, так и по 

отдельности. Так, например, унификация может 

включать унификацию только внутри машины, а 

может быть общеотраслевой, внутри предприятия 

и внутри машины. Составляющие горизонтальных 

уровней, как правило, взаимосвязаны и зависят 

друг от друга. Например, конструкция изделия 

обязательно зависит от технологических 

процессов, протекающих в нем, от материалов, 

которые в свою очередь зависят от 

технологических параметров процессов. 

Предложенная классификационная схема 

позволит более образно представить 

составляющие дизайна и выбрать направление и 

последовательность 

конструкторскохудожественной 

разработки. В зависимости от 

выбранного направления изменения изделия 

дизайнер оптимизирует и ускоряет процесс 

принятия решений с помощью 

автоматизированной системы, ядром которой 

является пакет САПР. 

Художественное конструирование изделия - 

сложный и целостный комплекс и не следует 

механически расчленять его на форму и 

содержание. Опыт, накопленный дизайнерскими 

организациями, свидетельствует о том, что 

проектирование промышленного изделия лишь 

тогда дает действительно хорошие результаты, 

когда конструктор, технолог, дизайнер работают в 

тесном контакте и когда каждый из специалистов 

хорошо понимает задачу другого. 

В промышленности России большинство 

машин и аппаратов, интерьер цехов заводов, 

фабрик и т. п. проектировались без участия 

дизайнеров. И такие машины и по конфигурации и 

по удобству их обслуживания, ремонта и пр. 

зачастую уступают зарубежным аналогам. 

Изделия же, разработанные или 

модернизированные с привлечением дизайнеров, 

соответствуют системе «машина - человек - 

среда». 

Методика проведения исследования 

Так как дизайн определяет облик изделия, его 

проектирование должно опираться на пожелания и 

предпочтения потребителей. С этой целью 

проводятся различные экспертные оценки. 

На первом этапе экспертного опроса группе 

экспертов или представителям от выбранного 

сегмента потребителей предлагается 

проранжировать потребительские характеристики 

(параметры) изделия из предлагаемого перечня по 

степени их важности. Выбирается не более 15 

наиболее важных характеристик, которые затем 

включаются в анкету. 

После нахождения минимального набора 

параметров формируются варианты облика 

изделия, характеризуемые разными значениями 

выбранных параметров. На основе этих данных 

составляется анкета и проводится сбор 

информации у потребителей о важности 

совершенствования отдельных параметров 


Опрос по выявлению направлений 

совершенствования отдельных параметров 

проводится в несколько этапов. Анкета вручается 

опрашиваемому лицу для самостоятельного 

заполнения под наблюдением опрашивающего, 

который должен убедиться в том, что 

опрашиваемый понял суть требований, которые 

325


ему предъявили в ходе опроса. На первом этапе 

опрашиваемых просят обвести кружком или 

подчеркнуть параметры объекта исследования, 

который они имеют или недавно использовали. 

При этом в анкете выбираются значения 

параметров, наиболее близкие к параметрам 

реального изделия. Полученные данные 

подвергаются статистической обработке. 

Далее, на втором этапе, опрашиваемые 

зачеркивают крестиком все варианты 

характеристик, которые совершенно для них 

неприемлемы. Поскольку таким путем делается 

попытка оценить наинизший порог приемлемости 

изделия, то следует объяснить опрашиваемым, что 

от них требуется указать не только то, что им не 

нравится, но и то, что для них совершенно 

неприемлемо. 

После этого, на третьем этапе, опрашиваемым 

предлагается внести усовершенствования в 

имеющееся у них изделие путем 

усовершенствования его характеристик. Вначале 

предлагается улучшить одну наиболее важную 

для опрашиваемого характеристику. 

Новое значение (уровень)характеристики 

обводится кружком, и в кружок опрашиваемый 

ставит цифру 1. Затем ему предлагается внести 

еще какое-либо усовершенствование (первое 

усовершенствование уже введено), относящееся к 

характеристике, которую он только что улучшил 

(еще улучшить ее на один шаг улучшений), или к 

любой другой характеристике. В этом случае 

уровень второго желаемого усовершенствования 

также обводится кружком и внутри него 

вписывается цифра 2. Эта процедура повторяется 

до тех пор, пока у опрашиваемого не исчезает 

желание вводить дальнейшие 

усовершенствования, или до некоторого 

предельного количества усовершенствований, 

Полученная информация говорит нам об 

облике будущего изделия, который хотел бы 

видеть данный потребитель на рынке, и может 

служить основой формирования набора основных 

характеристик выпускаемой для данного сегмента 

продукции на перспективу. 

ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКОННОЙ КОРМУШКИ ДЛЯ 

ДИКИХ ПТИЦ 

Пищулина Д. А., Кислицына К. С., Гармаш Ю.М. 

Томский политехнический университет, Россия, г. Томск 634050, пр. Ленина, 30 

E-mail: dasha4550@yandex.ru 

Целью нашего проекта является дизайн 

оконно-форточных кормушек для диких птиц с 

использованием традиционных мотивов томского 

деревянного декора. Такой выбор обусловлен 

тем, что, по признанию специалистов деревянная 

архитектура Томска является «уникальным, не 

имеющим аналогов в мире явлением культуры». 

Действительно, деревянные дома Томска 

украшены удивительными по своей красоте 

резными узорами. Несмотря на то, что этим домам 

уже более ста лет, их резное убранство не 

потеряло своего первозданного великолепия. 

Актуальность проекта, использующего 

традиционные образы деревянных кружев 

томских домов, не вызывает сомнений, поскольку 

способствует улучшению эстетического облика 

города, его экологии и повышению культуры 

томичей. 

Вместе с тем, этот проект предполагает и 

решение проблемы привлечения диких птиц в 

нашу динамичную, техногенную среду, что 

чрезвычайно важно и для нас, и для природы [1]. 

Важно и то, что следование традициям 

деревянного зодчества способствует сохранению 

неповторимого облика Томска. 

В нашем проекте представлены возможные 

варианты дизайна оконно-форточных кормушек, 

гармонирующего с декором деревянных домов; 

один из вариантов использует стилизованные 

образы свиристелей (рис.1). 

Эти зимние обитатели наших лесов питаются 

в основном ягодами и будут охотно посещать 

кормушки, если в них регулярно подкладывать 

гроздья рябины, калины, боярки. Стаи 

свиристелей появляются в нашем городе после 

того, как птицами съедены кормовые запасы в 

окружающих Томск лесах. Мы можем любоваться 

этими красивыми птицами, благодаря наличию в 

городе плодовых деревьев. 

Рис. 1. Фотография свиристели 

326


Рис. 2. Фрагмент орнитоморфного 

декора боковой стенки кормушки 

Рассмотрим первый вариант кормушки 

(рис. 2), выполняемый в технике объемной резьбы 

(барельеф). При дизайне мы использовали 

орнитоморфные элементы [2], то есть стилизацию 

изображаемых птиц, что подчеркивает назначение 

данной конструкции. Помимо этого, в работе 

представлены следующие способы стилизации: 

криволинейная - изгиб (рис. 3), и прямолинейная - 

излом (рис. 4), выполненные в традициях 

томского деревянного зодчества [3]. В варианте, 

представленном на рис. 3 мы попытались передать 

тонкость и плавность очертаний линий 

деревянного кружева. 

Рис. 3. Элемент кормушки, выполненный в 

традициях томского деревянного зодчества 

Рис. 4. Фрагмент декора 

боковой стенки кормушки 

Цветовой декор кормушки – белый; это 

связано с тем, что кормушки используются в 

зимнее время и должны гармонировать с зимним 

убранством города. 

Перейдем к технологической части нашего 

проекта. Предлагаемая нами кормушка 

изготавливается из деревянных дощечек [4]. Она 

состоит из прямоугольного дна, прямоугольного 

основания, четырех разновысоких опорных стоек, 

сечением 20x20 мм каждая, двух 

поддерживающих крышу планок прямоугольного 

сечения (8x50 мм) длиной 380 мм каждая, и 

односкатной крыши собираемой из 8 планок 

прямоугольного сечения (8x50 мм), либо из 6 

отрезков опанелки шириной 65 мм и длиной 250 

мм. Дно размером 180x380 мм изготавливается из 

окрашенного листа ДВП. Прямоугольное 

основание образуется четырьмя рейками 

прямоугольного сечения 18x50 мм, две из которых 

имеют длину 380 мм, а две другие – 144 мм; рейки 

сбиваются между собой четырьмя гвоздями 2x40 

мм. Затем на готовый прямоугольник основания 

накладывают дно кормушки и прибивают его по 

всему периметру прямоугольника основания 

гвоздями 20 мм длины с шагом равным 50 мм. 

Две передние опорные стойки высотой 250 мм 

каждая устанавливаются – с их опорой на 

прибитое дно кормушки – в два внутренних угла 

основания, с удалением друг от друга на 364 мм; 

каждая стойка прикрепляется, изнутри основания, 

к соответствующим двум прилегающим рейкам 

этого основания двумя саморезами с крупной 

резьбой 3,5x38 мм. Две задние опорные стойки 

высотой 300 мм каждая устанавливаются – с их 

опорой на прибитое дно – в два других 

внутренних угла основания, с удалением друг от 

друга на 364 мм; каждая стойка прикрепляется, 

изнутри основания, к соответствующим двум 

327


прилегающим рейкам этого основания двумя 

саморезами 3,5x38 мм, ввинчиваемыми во 

взаимно-перпендикулярные грани стойки. 

Как передние, так и задние стойки имеют 

скошенные (под углом 30º к плоскости дна) 

верхние части, на которые накладываются – 

параллельно друг другу – поддерживающие 

крышу планки, прикрепляющиеся сверху к 

стойкам (по их центрам) четырьмя саморезами 

3,5x41 мм. Затем к поддерживающим планкам – 

перпендикулярно им – прикрепляются отрезки 

планок или опанелки, образующие крышу. 

Заметим, что, в случае использования в качестве 

односкатной крыши прямоугольника 250x400 мм 

из пластиковых стеновых панелей, пластин 

поликарбоната, тонкой жести, стеклотекстолита, 

плексигласа, ламинированного пола или ДВП, а 

также из полотен слабо-гнущегося линолеума, 

необходимость в двух поддерживающих крышу 

планках отпадает. 

Украшенные деревянной резьбой боковые 

стенки, выполняют также функцию защиты от 

снега. 

В заключение отметим, что представленные 

нами декоративные кормушки, являются хорошим 

ресурсом гармонизации городской среды. 

Кормушки не только украсят наш город, но 

наполнят его голосами диких птиц - гостей из 

мира живой природы, которые так нуждаются в 

нашей помощи и заботе в период суровых зимних 

холодов. 


1. Гармаш Ю.М. Красоту дикой природы – в 

городскую среду // Томский охотник и 

рыболов. № 6(13), 2006, с.10. 

2. Кухта М.С. Восприятие визуальной 

информации: философия процесса. – Томск: 

Изд-во ТГПУ, 2004. 

3. Мириманов В.Б. Изображение и стиль. М., 

Российский гос. Гуманит. Ун-т, 1998. 

4. Гармаш Ю.М. Декоративные кормушки для 

диких птиц. // Хозяин, № 2 (69), 2005, с.13. 

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТА TEECHART В 

МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССА ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ГРАВИРОВКИ КАМНЯ 

Сагитов Д.Ш., Потапов В.И. 

Южно-Уральский государственный университет филиал г. Златоуст, ул.Тургенева, 

16,Чел.обл., Россия. 

Email: potap-v@mail.ru 

В представленной работе рассматриваются 

современные средства программирования и 

методы их применения в моделирования процесса 

художественной гравировки камня. 

На современном этапе развития 

вычислительной техники все шире и шире 

используется компьютерная графика с 

использованием различных компьютерных 

программ – графических редакторов. Существуют 

различные графические редакторы, такие как MS 

Pain, Adobe Photoshop и др., работающие главным 

образом с цифровым изображением [1]. 

Цифровым изображением может быть узор, 

рисунок, текстура, фотография и подобное в 

электронном виде. Применение графических 

редакторов дает широкие возможности обработки 

цифрового изображения, такие как 

масштабирование, всевозможная корректировка, 

вывод его на печать и др. Вывод такого 

изображение на различные носители, такие как 

экран монитора или лист бумаги в цветном либо 

черно-белом виде в настоящее время не 

составляет труда. Нанесение же его на 

поверхность иных материалов, таких как камень 

или металл остается затруднительным, в 

частности ручным и очень трудоемким. 

Нанесение изображения на поверхность камня, 

предполагает изменение оптических свойств его 

отшлифованной поверхности, за счет изменения 

профиля отдельно взятых участков этой 

поверхности. В компьютерных технологиях 

существует понятие “Цветовая модель” (color 

model), использующаяся для математического 

описания определенных цветовых областей 

спектра, а также “Цветовой режим”, 

представляющий собой практическую реализацию 

цветовой модели. В простейшем случае для 

гравировки камня подходит режим черно-белой 

графики, точнее, режим монохромной графики 

или графикой с однобитным разрешением. Для 

отображения черно-белого изображения 

используются только 2 типа ячеек: черные и 

белые, которые кодируются одним битом. 

Применение данного режима к гравировке камня 

сводится к нанесению светлых и темных участков 

одинаковой величины на его поверхность, 

образующих в совокупности изображение. 

Светлые участки можно получить путем 

нанесения скола, приводящего к светоотражению, 

темные – отсутствием скола. Но в компьютерной 

графике существует более совершенный и 

применимый к данной задаче режим, именуемый 

328


“Градации серого” (Grayscale). Данный режим 

позволяет увеличить 

информационную емкость 

рисунка за счет повышения цветового разрешения 

каждого отдельного пикселя. С помощью этого 

режима можно оперировать с комбинацией до 

256 

оттенков 

серого, обеспечивающего 

более 

приемлемое 

качество 

изображения. 

Пример 

использования такого режима показан на 

рисунке 1, в котором представлен фрагмент 

двумерного 

массива чисел 

кодирующего 

растровое изображение. Каждый отдельный байт 

имеет свой индивидуальный 

номер (координаты), 

соответствующий 

положению 

пикселя 

на 

цифровом 

изображении, 

значение которого 

соответствует градации серого цвета. 

40 90 140 

190 240 

30 80 130 

180 230 

20 70 120 

170 220 

10 60 110 

160 210 

0 50 1000 150 2000 

Рис. 1 – Интерпретация двоичной 256 битной информации 

а) 

б) 

Рис. 2 – Сравнительный анализ 

моделирования режима 

Grayscale отображения изображения: 

а) с использованием непрерывного тона; б) ) с использованием полутонового растра 

Этот режим довольно прост и доступен, но 

его 

прямое применение к гравировке 

камня 

неприемлемо, 

поскольку 

единичный 

элемент 

изображения на камне отличен от пикселя, и не 

может быть окрашен в градацию серого цвета 

путем смешивания цветов. Для 

решения этой 

задачи можно применить способ, по аналогии 

воспроизведения 

изображения 

в черно-белой 

фотографии, напечатанной на лазерном принтере, 

обеспечивающей плавные переходы оттенков 

серого, с применением только белого и черного 

цветов, используя полутоновый растр, реализация 

которого 

состоит в варьировании 

размеров 

печатных точек, показанный 

на рисунке 2(б). Из 

рисунка видно, что применить режим Grayscale к 

гравировке камня 

можно путем нанесения 

светлых 

кружков разной 

величины, диаметр которых 

пропорционален 

значению соответствующего 

байта 

массива чисел кодирующего 

данное 

изображение. 


моделирования, 

329


приведенные на рисунке 2, были получены с 

помощью применения программного продукта 

Borland C++ Builder 6 с встроенным визуальным 

компонентом TChart, находящегося на вкладке 

Additional, предназначенного для создания 

диаграмм и графических объектов [2]. Компонент 

TChart является контейнером объектов Series типа 

TChartSeries - серий данных, имеющие различные 

стили отображения [3]. Чтобы добавить в график 

серию, следует на странице Chart, (закладка 

Series) нажать кнопку Add. После этого появится 

окно выбора типа серии. После выбора типа серии 

в график добавляется компонент, дочерний от 

базового типа TChartSeries - TLineSeries, 

TBarSeries, TPieSeries и т.д. 

Для моделирования нанесения изображения 

выберем серию типа Bubble. Для задания 

отображаемых значений используются методы 

серии Series. Метод AddBubble позволяет ввести в 

график новый фрагмент в виде круга (Circle), 

треугольника (Triangle), квадрата (Square) и др., с 

указанием координаты, радиуса, цвета и др. Для 

проведения работы по моделированию нанесения 

изображения на поверхность камня 

использовались элементы растрирования в виде 

круга. Цвет поверхности камня, а следовательно 

цвет координатной сетки (BackColor), был выбран 

черным, точка растрирования – белой. Для 

проведения моделирования была взята цветная 

картинка, которая преобразована в черно-белую 

(режим Grayscale). Программно каждый пиксель 

картинки был занесен в двумерный массив, 

значение каждого байта определяло градацию 

серого цвета пикселя. С помощью цикла 

повторяющихся вычислений, содержание 

двумерного массива было нанесено на 

координатную сетку в виде кружков белого цвета. 

Результат моделирования (Рис. 2) 

подтверждает достоинство применения и 

использования приведенных программных 

продуктов, помогающих разработчику 

гравировальных машин добиться наилучшего 

качества изображения, нанесенного на 

поверхность камня. 


1. Петров М.Н. Компьютерная графика / В.П. 

Молочков.– СПб.: Питер, 2003. – 736 с. 

2. Пахомов Б.И. Самоучитель С/С++ и Borland 

C++ Builder 2006.–СПб.:БХВ-Петербург,2006 

– 576 с. 

3. www. Steema.com 

ДИЗАЙН В КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 

Санду О.М. 

Ижевский государственный технический университет, Россия, г. Ижевск, 

ул. Студенческая, 7, корп.2 

Е-mail: sunny1980@mail.ru 

В основе концепции современного 

естествознания лежит учение академика В.И. 

Вернадского о биосфере. В своих трудах [1] 

ученый рассматривает ее как особое 

геологическое тело, строение и функции которого 

определяются особенностями структуры Земли и 

космоса. А живые организмы, популяции, виды и 

все живое вещество – это формы и уровни 

организации биосферы. Уникальная идея 

Вернадского заключается в том, что именно он 

предположил «геологически новое состояние 

биосферы», вызванное знанием. 

В качестве носителя «свободной» энергии, 

способной во многом определять эволюционный 

процесс на Земле и ускорять преобразования, 

Вернадский выделяет особую роль живого 

вещества, наивысшим выражением которого 

является человек, призванный своей 

деятельностью реализовать изменения. Таким 

образом, деятельность является реальной 

движущей силой общественного прогресса, а 

человек – катализатором эволюции. 

По мнению Вернадского человек является 

носителем «культурной биогеохимической 

энергии», выражением которой становится 

научная мысль. Поэтому новое состояние 

биосферы стали называть ноосферой – сферой 

разума. Такая трактовка не совсем понятна. 

Являясь движущей силой преобразований, 

биогеохимическая энергия накладывает на ход 

эволюции «человеческий фактор», который 

выражается в чувственном восприятии и 

способности к мышлению. Механизм эволюции с 

участием человеческого фактора в качестве 

движущей силы составляют: познание, сфера 

знания, сфера деятельности (рис. 1). Результат 

преобразований – новое состояние биосферы. 

Рис.1. Механизм эволюционных 

преобразований при участии человека в качестве 

движущей силы 

330


«Культурная биогеохимическая энергия» 

реализуется в практической деятельности. Она 

основана на определенном знании и как 

преобразующее начало направлена на духовное и 

материальное совершенствование окружающей 

среды. Таким образом, «геологически новое 

состояние биосферы» обусловлено развитием 

сферы деятельности при взаимодействии разума и 

чувств, а термин «ноосфера» не вполне 

удовлетворяет этому. Являясь основой познания и 

сферы знания, ноосфера стала организующим 

началом, предпосылкой нового состояния 

биосферы, средством ее преобразования и нашла 

выражение в проектном сознании. 

Всякая деятельность включает в себя цель, 

средство, результат и сам процесс [2] (рис.2). Ее 

основанием является сознательно формулируемая 

цель. Средства, организующие деятельность, 

определяют ее ход. А результатом может стать 

материальный и нематериальный продукт. 

Рис.2 Выражение дизайнерского подхода в 

деятельности 

Дизайн как профессиональная индустрия 

возник в конце XIX века, когда сформировался 

ряд необходимых для этого социальноэкономических 

факторов. В нем сфокусировался 

комплекс явлений, связанных с хозяйственноэкономической 

жизнью общества, событиями 

культуры в целом и искусства в частности, 

деятельности, предваряющей создание изделий — 

проектной деятельности. 

Дизайн возник не случайно. Можно сказать, 

что он сложился исторически для ускорения 

процесса материализации идей. Если раньше идеи 

вынашивались веками и воплощались постепенно, 

преодолевая косность, то сейчас процесс 

совершенствования ускоряется. Тому примером 

НТР, ее темпы и последствия. 

Усовершенствованная 

методология 

проектирования несет в себе организующую 

функцию, за счет которой дизайн в глобальном 

масштабе становится катализатором ускорения. 

В настоящее время термин «дизайн» 

употребляется для характеристики процесса 

проектирования и его результатов – проектов, а 

также осуществленных проектов – изделий. Таким 

образом, это понятие выходит за рамки проектной 

деятельности, теперь оно организует и 

характеризует сферу деятельности в целом, 

обеспечивая специфический подход к 

проектированию и получению продукта. 

Дизайнерский подход заключается в 

становлении идеи, разработке, осуществлении 

проекта и оценке продукта (см. рис.2). 

Формирование концепции и проектная 

составляющая подробно описаны в методе 

дизайн-программ, который является основой 

системного подхода [3]. Формируя предметные 

совокупности, дизайнер не только задает 

программу их функционирования в системе, но и 

в рамках программного подхода сам разрабатывает 

наиболее эффективные формы 

проектирования. Реализация проекта и оценка 

результата с эстетической, функциональной и 

экономической точек зрения также проводится в 

рамках дизайнерского подхода. 

На рисунке 2 показаны компоненты 

практической деятельности, находящие свои 

аналогии в понятиях, составляющих суть 

дизайнерского подхода. Дизайнерская идея 

определяет цель. Ее организация и ход 

воплощаются в проектной культуре посредством 

проектного сознания, а продукт, нашедший 

экономическое выражение в виде товаров и услуг 

и зачастую называемый дизайном, можно оценить 

с точки зрения дизайна. Таким образом, 

методология проектирования может описать все 

стадии деятельности. Значит, новое состояние 

биосферы есть воплощение феномена XX века – 

дизайна. Понятие ноосферы проявляется в 

проектном сознании при формировании идеи, 

проекта и при оценке дизайнерского продукта. 

В последней трети столетия дизайн 

превратился в глобальное явление. Многие 

современные теоретики дизайна указывают на 

расширение направлений дизайн-проектирования 

и распространение его на области, не связанные с 

традиционными проектно-графическими 

методами [3]. Дизайн, имея в основе проектное 

сознание, может характеризовать все, что имеет 

структуру, строение, что нуждается в научном 

описании. 

Согласно понятию глобализации, можно 

выделить различные области дизайн - 

проектирования, которые соответствуют 

различным областям знания. Например, в 

настоящее время появляются такие направления, 

как генный дизайн вместо генной инженерии или 

дизайн музыки, кино. 

Вернадский считал, что переход биосферы в 

ноосферу сопровождается глобальным усилением 

связей, как политических, так и 

общечеловеческих. 

Единство общечеловеческих и политических 

отношений ведет к объединению людей, более 

тесному их сотрудничеству, результатом этого 

является усиление духовных и материальных 

связей в сфере деятельности, к развитию науки и 

техники, совершенствованию условий жизни 

331


человека. Эти в целом положительные изменения 

порождают негативную составляющую. Тесное 

сотрудничество людей, кроме положительного 

эффекта (ускорение развития) влечет за собой 

возникновение конфликтов. Развитие науки 

пропагандирует разумное, логическое начало, 

вытесняя чувственный, интуитивный аспект. Ведь 

не все, что логично, то гуманно, а не все, что 

функционально – эстетично и гармонично. 

Безграничное развитие техники ведет к 

глобальному экологическому кризису. Таким 

образом, нерациональная эволюционная 

деятельность человека ведет к образованию 

«побочного эффекта», глобальным проблемам 

человечества. 

Рис. 3. Проявление социального аспекта 

дизайна 

Дизайн в целом и проектная культура в 

частности способны формировать массовое 

сознание, пропагандирующее особый стиль 

жизни, диктующий ценности, основанные на 

эстетике, комфорте и безопасности. Социальная 

направленность дизайна выражена в понятии 

эргодизайн. В его основу легло стремление 

совершенствования условий жизни. Расширение 

значимости дизайна приходит с применением 

планетарного масштаба. Глобальное понимание 

социально направленного дизайна заключается в 

решении глобальных проблем человечества 

(рис.3). 

В настоящее время можно с уверенностью 

утверждать о востребованности предположений 

Вернадского. Дизайн с постоянно 

совершенствующейся методологической базой, 

являясь по природе проявлением проектной 

культуры, имеет в своем арсенале средства, 

способные гармонизировать деятельность 

человека, решить социальные и экологические 

проблемы, организовать его деятельность, тем 

самым, формируя новое состояние биосферы, 

которое вбирает в себя явление, намного более 

глубокое, чем может описать термин ноосфера. 


1. Баландин Р.К.. Вернадский: жизнь, мысль, 

бессмертие. – М.: Знание, 1988. – 208 с. 

2. http://slovari.yandex.ru 

3. Рунге В.Ф., Сеньковский В.В.. Основы 

теории и методологии дизайна. – М.: МЗ 

Пресс, 2005. - 368 с. 

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРЕДНОВОГОДНИХ ЭМОЦИЙ. ФОРМАТ - ВИТРИНА. 

Фокина Ю.В. 

E-mail: Fokina-04@yandex.ru 

Витрина является одним из самых 

эффективных средств наружной рекламы, а так же 

важным фактором в успешном продвижении 

товаров и услуг и развитии бизнеса. Правильно и 

со вкусом оформленная витрина магазина не 

только привлекает клиентов, но и формирует 

имидж, определенным образом влияет на 

запоминаемость. 

Разработка дизайна витрины - это наука и 

искусство, требующее с одной стороны отличного 

художественного вкуса, а с другой - знания 

современных технологий и тенденций в этой 

области. Для оформления витрин на сегодняшний 

день используются самые разнообразные 

материалы: постеры в сочетании с неоном, 

пластик, ткани, бутафория, муляжи и др. 

Витрина относится к визуальной, наиболее 

многочисленной части рекламных средств [1]. 

Воздействуя на наше зрение, она уводит в другую 

реальность, мир «застеколья», «зазеркалья». 

8 ноября 2006 года в Томском 

политехническом университете прошёл первый 

студенческий конкурс-фестиваль «Новогодняя 

витрина». Студенты пятого курса, обучающиеся 

по специальности «Технология художественной 

обработки материалов», машиностроительного 

факультета ТПУ представили на суд жюри 

трехмерные макеты витрин. Примечательно, что 

участники вместе с презентацией идеи витрины 

332


знакомили присутствующих со сметой уже 

готового проекта. Не смотря на то, что 

выставлялись макеты «малобюджетных» витрин, 

юные дизайнеры использовали самые различные 

материалы: ткани, металлическую проволоку, 

картон, пластик, световые технологии… 

Студентам было предложено раскрыть тему 

нового года во всей гамме ассоциаций. 

Новогодние витрины традиционно самые яркие и 

праздничные, они настраивают на 

приближающееся торжество, рекламируют 

подарки. 

Самое распространенное значение слова 

«Витрина» (лат. vitro – стекло, фр. Vitre - оконное 

стекло) - это застекленный ящик, шкаф или окно, 

приспособленные для выставки различных 

предметов. 

Любопытный семантический ряд выстраивает 

исследователь Евстифеев Сергей - «ветер - winter 

(«сезон ветров») – vitro (стекло) – витрина 

(стеклянный заслон)», связывая витрину именно с 

зимней темой [2]. 

Политехники представили как классические 

варианты витрин с глухой задней стенкой, так и 

объёмные проекты, которые могут быть и 

витриной и частью интерьера, например, 

развлекательного заведения, клуба. Здесь следует 

отметить работу Киры Сижук «12 стульев» и 

«Геометрическую ёлку» Татьяны Балабановой 

(Рис.1 и Рис.2). 

эти факторы через ассоциации, архетипы 

обращаются к подсознанию смотрящего. 

Геометрическая ёлка Т.Балабановой 

напоминает зрителю работы П.Пикассо, 

В.Кандинского. Сделанные из картона 

абстрактные елки-треугольники дополняют 

трогательные вязаные шарики. 

Единственная динамическая витрина была 

представлена Дмитрием Скопиным (Рис.3). 

«Новогоднее танго» танцевала ёлка выполненная 

в светло-синих тонах. Задняя стенка витрины 

разграничена небольшими вставками с 

орнаментами, которым не помешала бы 

перфорация тех же узоров, добавился бы объём. У 

ёлки беспокоит резкий «разрез» снизу вверх, 

который изгибается мышиным хвостом и 

отвлекает зрителя. Симпатичный и плавный фон 

работы в визуальном восприятии выигрывает, в 

отличие от массивной ёлки. 

Рис.3. Новог.танго. Д.Скопин 

Рис.4. Крайний Север. О.Политаева 

Рис.1. 12 стульев. К.Сижук 

Рис.2. Геометрическая ёлка. Т.Балабанова 

12 стульев – это, с одной стороны, 

нетрадиционное прочтение новогодних образов, с 

другой, полисемантический знак праздника, 

торжества (стулья – гости, этикет, ритуал, 12 

месяцев), который, если вспомнить И.Ильфа и 

Е.Петрова, подкреплен ещё и литературной 

традицией. В центре композиции – трон, спинка 

которого выполнена в образах и символах 

кулайской культуры (мировое древо, птицы). Все 

В макете Ольги Политаевой «Крайний 

Север» присутствующие могли увидеть 

интересное решение северного сияния: ленты (их 

можно купить в любом магазине тканей) трёх 

цветов разной величины закреплены таким 

образом, что получается три полукруга. 

Поскольку ленты лёгкие, даже при небольшом 

движении воздуха создается иллюзия мерцания 

света, напоминающая то самое северное сияние 

(Рис.4). Можно отметить два небольших минуса 

данной работы. Во-первых, слишком яркий 

розовый (так называемый, флюорисцентный) 

используется в средней, т.е. основной части 

северного сияния). Во-вторых, большое скопление 

фигурок северных жителей в нижней части 

композиции и множество ленточек в верхней 

части лишают работу целостности. Можно было 

обойтись двумя крупными фигурками на 

переднем плане, а на втором плане оставить 

елочки и, например, оленя или перевернутого 

человечка - в общем, пофантазировать. 

333


«Ёлка в стиле metal» Марии Марковой и 

Натальи Майоровой выполнена из 

металлической проволоки с небольшим 

декорированием стеклянными камнями. (Рис.5) 

Не смотря на довольно плоское (как открытка) 

решение новогодней витрины, присутствующие на 

выставке отмечали оригинальность в 

использовании материала: авторы соединили 

металл и идею пушистой снежной ёлочки. 

Увлекшись плетением из проволоки, дизайнеры 

даже смету своего проекта одели в 

«металлическую кольчугу», о которую можно 

было поцарапать руки. 

Рис.5. Ёлка в стиле metal 

Рис.6. Водопад подарков. Ю.Оглезнева 

Универсальная рекламная витрина получилась 

у Юлии Оглезневой (Рис.6). Из подарочной 

коробки, которая свисает с верхушки загнутой 

ёлки, «высыпается» обувь, хотя могут 

«высыпаться» и любые другие товары, которые 

есть в магазине. Довольно интересная массивная 

тканевая ёлка занимает половину макета, другая 

же половина смотрится просто пустым углом. 

Рис.7.Триптих. В.Серяков 

Интересное решение новогодней темы 

предложил В.Серяков (Рис. 7) Триптих посвящен 

трём дням новогоднего празднования: 30 декабря 

– суматоха и подготовка к празднику, украшение 

ёлки, ожидание; 31 декабря (полночь) – 

кульминация, идейный центр (люстра дизайна 80- 

х годов советской эпохи); 1 января – 

постпраздничный период. Такая абстрактная 

композиция вполне могла бы украсить большие 

окна, например, супермаркетов. 

Конкурс-фестиваль «Новогодняя витрина» для 

многих студентов стал не только 

экспериментальной площадкой для реализации 

творческого потенциала, но и возможностью 

попробовать свои силы в профессии дизайнера. 


1. Хромов Л.Н. Рекламная деятельность: 

искусство, теория, практика. - Петрозаводск, 

1994. 

2. Семантический ряд слова «витрина» на 

форуме - www.newparadigma.ru 

СПЕЦИФИКА ЦВЕТОВОСПРИЯТИЯ В ДИЗАЙНЕ ДВУХ КУЛЬТУР 

Чабанец Е.Н. 

Томский Политехнический Университет, 634050 г. Томск, пр. Ленина 30 

Е-mail: elenachab@ mail.ru 

Цвет участвует в гармонии эстетического ряда 

как одна из самых загадочных и важных 

составляющих. 

Психоэмоциональное воздействие цвета на 

человека для сферы дизайна является 

определяющим. Влияние цвета на 

психологическое и физическое здоровье человека 

замечено людьми древних цивилизаций, 

пристально изучается современными учеными. 

М. Люшер одним из первых нынешних 

исследователей систематизировал данные своих 

экспериментов и представил научный труд с 

подробными цветовыми картами и 

иллюстрациями и именно его учение в данной 

статье будет использовано как базовое для 

европейской культуры. Возникло целое течение 

последователей этого учения, что позволяет 

вывести из тени мистики утверждения восточных 

мудрецов о влиянии цвета как на здоровье 

физическое, так и глубокое его психологическое 

воздействие, выражаясь современным языком - на 

бессознательном уровне. Одни из первых данных 

о воздействии цвета обнаружены в 

дальневосточной культуре, датированы 

несколькими тысячелетиями и упоминаются в 

Аюр-Ведах. Именно здесь, в числе прочего, 

здоровье человека соотносят с цветовосприятием. 

Определенные цвета приписываются чакрам 

334


(энергетическим центрам в теле человека) и 

связанным с ними определенным этикоэстетическим 

и физическим аспектам. 

Соответственно воздействие цветом трактуется 

как коррекция одновременно нравственных и 

физических аспектов человека. Таким образом, 

Восточная культура цвет определяет как 

универсальное мистическое целительное средство 

и, соответственно, использование цвета в 

произведениях искусства предопределено 

соответствующими сведениями и информацией, 

заложенной в традициях. 

Современные научные данные говорят о том, 

что основа для восприятия цвета – это световые 

волны. Причем каждому цвету соответствует своя 

длина волны и, следовательно, определенная 

частота колебаний, которые раздражают 

чувствительные клетки глаза. Раздражение 

глазного нерва передается центральной нервной 

системе и включается в общую функциональную 

систему организма. Вследствие чего цвета 

вызывают определенные эмоции: оживление, 

равнодушие, успокоение, а также возбуждение, 

ощущение тепла или холода. Интересно отметить, 

что психофизиологическое восприятие цвета в 

основном совпадает с восточной древней 

чакральной теорией, т.е. с цветом чакры и 

связанной с ней морально-нравственной и 

физической функцией этого центра. 

Китайцы цветовому влиянию уделяли особое 

внимание при целительстве ещё более 3 тысяч лет 

назад. Сегодня существует наука лечения цветом 

– цветопунктура, которая основана на тех же 

принципах, но с учетом современных научных 

исследований. Суть ее заключена в облучении 

участков кожи согласно меридианам (Су-джок 

терапия) определенным цветом и воздействие, 

таким образом, на соответствующие внутренние 

органы. Кожа, согласно восточным учениям, 

воспринимает цвет без акта визуализации. Таким 

образом, цвет имеет непосредственное 

воздействие на организм и эмоциональную сферу 

человека не попадая при этом в поле видимости. 

Существуют особенности восприятия 

ассоциативного цветового ряда у различных 

народов. Китайская традиция очень близка к 

Японской как в ментальных вариациях цветовых 

восприятий, так и в трактовании реакции 

эмоционально-психологической сферы на 

цветовой раздражитель. Восточная культура 

аккумулировала наблюдения подобных 

ассоциаций со времен добуддийской культуры, в 

йоговских и даосских учениях. Буддизм 

впоследствии базировал на этом свои 

исследования цвета и, соответственно, всех 

сопряженных областей изучения этой проблемы. 

Однако суть учения о непосредственной, психофизиологической 

реакции осталась практически 

неизменной. Ментальная же часть интересующей 

нас области исследований частично 

трансформируется в зависимости от особенностей 

социума и духовных ориентиров общества. 

Японцы белый цвет ассоциирует с осенью, 

когда собирают урожай риса, с цветовым 

значением осени, пришедшим из Китая в составе 

заимствованого философского учения. При этом 

белый цвет в дальневосточных культурах 

ассоциируется с трауром. Для российского 

человека белый цвет будет ассоциироваться, 

соответственно, с зимой, чистотой и свадебным 

обрядом. Подобная противоречивость восприятия 

нередко встречается и по отношению к иным 

цветовым значениям. 

Весьма красочным примером может служить 

отношение к голубому цвету в Европе и на 

Востоке. Для европейской культуры такой цвет 

очень ценен и символичен. Изображая Спасителя 

часто использовали сверкающее одеяние синеголубых 

оттенков. Для европейского менталитета 

характерны выражения «голубая мечта» «как чтото 

самое заветное и дорогое, и вздохи поэтовромантиков 

по поводу небесных глаз юных дев, и 

трогательные незабудки, тихо лепечущие: «помни 

меня». В традиции Дальнего Востока голубой цвет 

лишен подобного романтического флера. С точки 

зрения древних и средневековых китайцев - это 

наименее привлекательный цвет» [Южакова Е.В., 

2006 - с.195]. Голубой цвет в любом проявлении – 

цветы, глаза, фрагменты одежды и т.д. – 

«считались просто отвратительными». Культура 

Японии во многом наследовала китайские учения 

и имеет явно выраженные китайские корни, 

вследствие чего можно предположить, что 

отношение японцев к голубому цвету сложилось 

под влиянием китайцев. Синий цвет в 

традиционном драматическом представлении в 

Японии чаще относится к одежде или атрибутам 

отрицательных персонажей, используется для 

изображения призраков в изобразительном 

искусстве. Творчество Куниёси Итиюсай в серии 

гравюр «Жизнеописание преданных и верных 

вассалов» иллюстрирует это утверждение. 

Практически черно-белый рисунок выделяет 

только бледно-голубой тон лица и рук героя – 

призрака Цунэё Хаяно. Японские анимэ 

сохраняют эту особенность восприятия голубых 

оттенков, в литературном произведении 

присутствие даже в названии обозначения 

голубого оттенка является признаком, что речь 

пойдет о мистике и приведениях: «голубой паук» 

(яп.- «Аокумо»). 

Кроме того, тонкая работа с цветом в 

искусствах Востока, в отличие от современных 

исследований психологов, обусловлена 

мироощущением, развитой творческой интуицией 

связанной с ассоциативным мышлением. Цветовое 

восприятие в исследованиях Люшера во многом 

совпадает с восприятием цвета, представленным в 

древних индийских и буддийских учениях, но 

далеко не исчерпывает их. Цветовые оттенки, 

335


согласно этим учениям, символизируют 

состояние, ощущение, настроение. Одни и те же 

линии, но различные цвета могут кардинально 

изменить визуальное впечатление от композиции. 

Композиция икебаны в классическом варианте 

создается с использованием одного – двух 

оттенков цвета для лучшего восприятия линейных 

фрагментов композиции. Линия это мысль, 

которую стремится донести до зрителя мастер, а 

цвет – настроение, с которой эта мысль подается. 

Современный дизайн требует от специалистов 

знания не только европейской колористической 

традиции, но и восточной философии цвета, 

поскольку все актуальнее в городском 

пространстве создание объектов восточного 

декора, которые пока не всегда удачно вписаны в 

городское пространство и в отношении 

использования цвета в том числе. Цвет играет 

одну из главных ролей в казалось бы, небогатых 

цветом садах мхов, например. Однако, используя 

лишь оттенки одного цвета, мастер восточных 

искусств может «закодировать» повествование, 

прочтение которого приблизит зрителя к разгадке 

изначального замысла, заложенного в 

произведении. Для непосвященного, т.е. человека 

находящегося вне культурного погружения 

знаковости этой цивилизации, глубинные смыслы 

творения останутся недоступными. 

Таким образом, восточное восприятие 

цветовой гармонии базируется на национальных 

особенностях исторического наследия глубоко 

символичной и богатой традициями цивилизации. 

Западная культура, в отличие от восточной, 

опирается в основном на психофизическое 

восприятие цвета и не уделяет ему столь 

пристального внимания в духовных практиках. 

На сегодняшний день остается 

неисследованной проблема о гранях возможного 

совмещения Западной и Восточной философскоэстетических 

традиций таким образом, чтобы не 

ломать основные ментальные установки и не 

нарушать сложившийся исторически 

ассоциативный ряд, присущий данной культуре. 

Как представляется, существует такой способ – 

это вычленение метода эстетической 

репрезентации искусства и вложения своего 

способа, т.е. культурного ассоциативного ряда и 

т.д.,. Поле исследовательской деятельности 

вполне определено и многолетние практические 

наработки автора (исследование философских и 

культурологических основ восточных искусств в 

диссертационной работе и преподавание икебаны 

с 1992 года) позволяют говорить о 

компетентности предполагаемых дальнейших 

исследований. 


1. Южакова Е. В. Сине-голубой цвет в 

художественной японской традиции// Япония 

2006. Ежегодник. – М.: «АИРО – XXI», 2006. 

– сс. 194–203. 

2. Люшер М. Цветовой тест Люшера. М.: 

Эксмо-пресс, 2002. – 190с. 

3. Паньямента Н. Цветопунктура для детей. – 

СПб: Питер Паблишинг, 1998. – 160 с. 

МОДЕРН И КОСТРУКТИВИЗМ В СОВРЕМЕННОМ АРХИТЕКТУРНОМ 

ДИЗАЙНЕ ТОМСКА 

Шестакова М.А., Соколов А.П. 


E-mail: tangerine@sibmail.com 

Вторая половина XIX - начало XX века 

ознаменовались в искусстве появлением стиля 

модерн. Во Франции это направление было 

известно под названием "art nouveau" (ар нуво), в 

Германии именовалось «югендштиль», что, в 

сущности, имеет одинаковый перевод – новое, 

молодое искусство. Появление стиля затронуло не 

только всю Европу, но и Россию, где новое 

направление оставило незабываемый след в 

искусстве, названный «русским модерном». 

Стиль, возникший на рубеже веков, был 

призван связать искусство «высокое», 

классическое с бытовым, прикладным искусством. 

Такой синтез реализма и декоративности дал 

соответствующий результат: модерн мог 

существовать практически в любой сфере 

человеческой жизни - бытовой и духовной. И он 

жил – в художественных галереях, городской 

архитектуре, в интерьерах дворцов и жилищ. В 

стиле модерн создавались ювелирные украшения, 

рисунки на тканях, предметы домашней утвари и 

многое другое, что окружало повседневный быт 

человека, и поэтому нуждалось быть красивым и 

«стильным». 

Тем не менее, наиболее ярко модерн проявил 

себя в архитектуре. Практически во всех крупных 

городах Европы сохранились прекрасные 

образчики этого стиля. В Испании в стиле модерн 

работал Гауди, в Бельгии Виктор Орта, во 

Франции непревзойденным мэтром ар нуво был 

Гектор Гимар. Однако, для непосредственного 

изучения стиля, хотелось бы вновь обратиться к 

русскому модерну, вдохновленному своим 

национальным искусством и фольклором. 

336


Современный 

конструктивизм 

Для осуществления этой цели 

авторы выбрали 

для изучения архитектуру города 

Томска, которая 

столь разнообразна, , что способна 

отразить 

развитие 

русского архитектурного искусства в 

целом. Начало ХХХ века в Томске отмечено 

возникновением большого количества каменных 

зданий, выполненных именно в стиле русского 

модерна – об этом говорит декоративность 

архитектоники, которая напоминает деревянную 

резьбу и кружево наличников старых русских 

домов. Деревянные здания, напротив, обрели 


монументальность и ясность форм, 

нежели привычные 

нарядные 

«теремки». 

Неудивительно, что постройки в стиле «нового 

искусства» плавно и органично вплелись в общий 

архитектурный фон города. 

На основе этих рассуждений 

стилю модерн 

можно дать более широкое определение, 

чем 

просто «одного из декадентских 

направлений в 

буржуазном искусстве». Для модерна 

типично 

соединение элементов различных 

стилей, плавные 

гнутые линии. Стиль модерн не 

спутаешь ни с 

каким другим - его отличает удивительная 

динамика, 

фантазия, 

разнообразие 

и 

причудливость форм. Модерн не нес в себе 

определенной идеи, он жил сам 

по себе, делая 

окружение человека приятным и комфортным. 

Не смотря на это, стиль прожил в искусстве 

недолго, всего порядка 30 лет, и в 1920 - 1930-х 

годах 

это яркое направление 

сменилось 

лаконичным конструктивизмом, 

а модерн стал 

рассматриваться какк воплощение безвкусицы, 

вычурности и эклектичности. 

Конструктивизм 

— явление 

советское, 

авангардистский 

стиль в изобразительном 

искусстве, 

архитектуре, 

фотографии и 

декоративно-прикладном 

искусстве. 

Конструктивизм 

характеризуется 

строгостью, 

геометризмом, 

лаконичностью 

форм и 

монолитностью внешнего облика. 

Задачи модерна координально отличались от 

целей конструктивизма, призванного максимально 

приблизить 

искусство к функциональным 

требованиям 

объекта, 

поскольку в 

индустриальной стране искусство должно было 

служить производству, а не наоборот. Учитывая 

масштабы производства тех лет, нетрудно 

понять, 

почему модерн оказался нежизнеспособным в 


индустриализации, ведь сложные, 

изысканные изделия ар нуво невозможно было 

поставить на производственный поток. 

Таким 


индустриальные 

и 

политические потребности 

советского общества 

определили характер целогоо периода в русском 

искусстве. 

Действительно, 

техницизм, 

преклонение перед машиной, желание покорить 

природу с помощью техникии привели к тому, что 

рационализм начал определять жизнь человека, 

которого 

окружили 

геометрические 

формы, 

ровные линии и прямоугольное пространство. 

Рационализм уверенно вошел в ХХ век, сумел 

изменить сознание людей, заставив их отступить 

от природы. 

Но действительно ли человеку необходимо 

окружать 

себя 

упрощенным 

«квадратным» 

пространством? 

Видеоряд 


нам 

сравнить 

модерн с современным 

конструктивизмом: 

Художественный 

модерн в декоре 

решетки 

Взгляд 

останавливается 

на втором 

изображении, возникает желание рассмотреть 

причудливую решетку, погрузиться в течение 

линий архитектуры модерна. Это доказывает 

насколько стиль 

выразителен, и вместе с тем 

лаконичен. 

В нем нет навязчивой 

перегруженности 

излишним 

декором, но есть 

плавность и изящество органических форм, ведь 

архитекторы, работавшие в этом стиле, создавали 

свои 

дома именно 

по законам природы, 

благоговея и преклоняясь перед ней. Рассмотрев 

модерн с точки 

зрения комплиментарности 

человеческой психике, можно сделать вывод о 

том, что стиль создает удобное для человека 

пространство, 

сущности. 

соответствует его природной 

Возникает 

обладающий 

вопрос: 

столь 

почему 

высокой 

модерн, 

силой 

выразительностии так и остался в стороне? Можно 

объяснить исчезновение стиля в эпоху 

бурной 

индустриализации ХХ века, когда модерн не 

вписался в рамки массовогоо производства, и его 

заменили 

постмодернисткие 

течения, 

выигрывавшие 

по технологичности. 

На 

337


сегодняшний день в производство внедряются 

новые технологии, которые позволяют создавать 

изделия любой сложности, и модерн мог 

бы 

оказаться 

технологически 

выгодным для 

производства и востребованным 

в современном 

обществе. Но возможности данного стиля так и 

остаются 

практически неиспользованными, хотя в 

современной архитектуре можноо найти образцы, 

созданные в духе модерна: 

Пример применения 

модерна в современном 

декоре 

Очевидно, что модерн в том 

виде, каком 

он 

существовал на рубеже 

веков, не будет 

возрожден. 

Художник 

всегда 

стремится 

к 

созданию 

нового, для него модерн - это 

пройденный, наработанный материал, из которого 

можно брать уроки, но нельзя использовать его в 

чистом виде. У современногоо искусства нет 

четких рамок, которые определяют конкретный 

«стиль», оно основано на эклектике, сочетании 

различных 

направлений. 

Поэтому 

модерн 

в 

современном мире искусства проявляется лишь 

волей художника в отдельно 

взятых 

произведениях. 

Примечательно 

и то, что 


на сегодняшний 

день 

используется в дизайне для создания хрупких, 

нежных образов, а мотивы модерна, напротив, 

присутствуют в строгой 

геометризированной 

среде. Можно сказать, 

что в современном 

архитектурном дизайне происходит синтез двух 

направлений 

стилизации: 

биоморфного 

и 

кристалломорфного. 

Все же, учитывая 

необычайную выразительность модерна, хотелось 

бы видеть большее развитие этой ветви в 

современном дизайне. 

Объяснение тому, что, не смотря на огромные 


современных 


средств и материалов, в архитектуре нет всплеска 

образцов художественного модерна, можно искать 

в человеческой психике. Внутренним установкам 

человека соответствует стремление выделиться. 

Это выделение может достигаться двумя 

путями. 

Первый путь – демонстрация 

«объема обладания», 

который может быть выражен в экономических 

показателях 

(стоимостью 

наличности). 

Увеличение 

объема 

обладания 

достигается 


машинного производства. 

Из 

художественных 

стилей этому направлению 


постмодернизм в искусстве 

и 


в архитектуре. Замечено, что 

примерно 2% населения патологически стремятся 

к власти. Стратегия их деятельности может быть 

описана схемой: конкуренция – адреналин – 

рывок – успех. . Развивать конструктивизм им 

помогает 

также 

обладание 

средствами 

производства. 

Этим людям 


выделение по объему обладания и остановить их 

может либо ограниченность 

природных ресурсов 

– в физическом плане, либо духовная культура – в 

психологическом 

плане. 

Внедрение 

экологического 

мышления усиливает позиции 

культуры. 

Второй 

путь - демонстрация 

внутреннего 

содержания 

человека, то есть 

выделение (и оценка) истинной сути человека, 

если 

он не пуст. Этому пути соответствует 

художественный 

модерн. Увеличение «выделения 

по содержанию» 

идет через развитие 

собственного образного мышления, усиления его 

влияния. Системы, ориентированные по целям на 

«выделение по содержанию», самоуправляемы. 

Они гармоничны в саморазвитии, 

ценны 

взаимодействиемм без конфронтации, но плохо 

поддаются управлению извне. 

Усиление 

экологического 

мышления, 

в 

частности 

«экологии 

души», 

приведет 

к 

ослаблению 

позиций 

конструктивизма 

в 

архитектуре. Это, соответственно, приведет к 

усилению стилей, близких психике человека, в 

частности, художественного модерна. 


: 

1. Владимир Серебровский, статья «Что такое 

«модерн»?», ж. «Наука и жизнь» №2, 1992 г. 

2. Статья «Эпоха модерна», Википедия — 

свободная 

энциклопедия, 

http://ru.wikipedia.org/wiki/Модерн. 

338


КРУГЛЫЙ СТОЛ 

“ФИЛОСОФИЯ 

ТЕХНИКИ”


ПРОБЛЕМА ТЕХНИКИ В ФИЛОСОФИИ МАРТИНА ХАЙДЕГГЕРА 

Безверхин А.С. 


пр. Комсомольский, 75 

E-mail: abezverhin2006@yandex.ru 

Хайдеггер ставит вопрос о технике с целью 

разомкнуть наше присутствие (Dasein) для 

сущности техники и тем самым обеспечить 

возможность свободного отношения к ней. При 

этом следует понимать, что сама сущность 

техники вовсе не есть что-то техническое, но 

имеет отношение к онтологической проблематике. 

Поэтому определение техники в первом 

приближении как средства или орудия 

человеческой деятельности можно назвать 

инструментальным и антропологическим. 

Согласно Хайдеггеру, техника это не простое 

средство, а вид раскрытия потаенности, 

произведение того, что еще не существует в 

наличии. «Царящее в современной технике 

раскрытие потаенного есть производство, 

ставящее перед природой неслыханное 

требование быть поставщиком энергии, которую 

можно было бы добывать и запасать как 

таковую…..Постановка дела добычи природной 

энергии есть производство в двояком смысле. Оно 

про-изводит, поскольку что-то извлекает и 

предоставляет. Вместе с тем такое производство 

всегда с самого начала несет в себе установку на 

воспроизводство, на увеличение производительности 

в смысле извлечениямаксимальной выгоды 

при минимальных затратах….На Рейне 

поставлена гидроэлектростанция. Она ставит реку 

на создание гидравлического напора, 

заставляющего вращаться турбины, чье вращение 

приводит в действие машины, поставляющие 

электрический ток, для передачи которого 

установлены энергосистемы с их электросетью. В 

системе взаимосвязанных результатов поставки 

электрической энергии сам рейнский поток 

предстает чем-то предоставленным как раз для 

этого. Гидроэлектростанция не встроена в реку 

так, как встроен старый деревянный мост, веками 

связывающий один берег с другим. Скорее река 

встроена в гидроэлектростанцию. Рейн есть то, 

что он теперь есть в качестве реки, а именно 

поставитель гидравлического напора, благодаря 

существованию гидроэлектростанции…. 

Выведение из потаенности, которым захвачена 

современная техника, носит характер 

предоставления в смысле добывающего 

производства.» (1, с. 226-227) 

Новоевропейское понимание истолковывает 

сущее как предмет представлений или 

протяженную природу, математезирует ее 

(Галилей) и рассматривает как объект 

технического покорения. Существо техники Хайдеггер 

определяет как постав, то есть 

опредмечивающее поставление сущего перед 

самополагающим себя субъектом для расчета и 

потребления этого сущего. «По-ставом мы 

называем собирающее начало той установки, 

которая ставит, т. е. заставляет человека выводить 

действительное из егопотаенности способом 

поставления его как состоящего-в-наличии. Поставом 

называется тот способ раскрытия 

потаенности, который правит существом 

современной техники, сам не являясь ничем 

техническим. К техническому же относится все 

знакомое нам в виде всевозможных станков, 

станов, установок и служащее составной частью 

того, что именуется производством. Последнее 

вместе со всеми своими составными частями 

относится к сфере технического 

манипулирования, которое всегда только отвечает 

требованиям постава, никогда не формируя его и 

даже не воздействуя на него.» (1, с. 229) 

Человек в своем существе захвачен поставом, 

который делает его господином земного шара. 

Создается впечатление, что все предстающее 

человеку сущее стоит только потому, что так или 

иначе поставлено им самим. Более того, даже 

самого себя человек будет воспринимать уже 

просто как нечто стоящее в наличности, т. е. 

технически организованное. Однако технический 

произвол человека не случаен: Хайдеггер видит в 

нем неузнанный лик самого бытия, истина или 

открытость которого человеку только и позволяет 

реализовывать постав. «Опасна не техника сама 

по себе. Нет никакого демонизма техники; но есть 

тайна ее существа. Существо техники как миссия 

раскрытия потаенности – это риск….как раз в 

существе техники должны таится ростки 

спасительного.» (1, с.234) 

Постав имеет отношение к истине как 

непотаенности, несокрытости бытия сущего, 

открывающей человеку чтойность сущих вещей. 

«Человек сбывается только в со-бытии истины как 

требующейся для него. Осуществляющее, тем или 

иным образом посылающее на путь раскрытия 

потаенности есть как таковое спасительное. Ибо 

оно дает человеку увидеть высшее достоинство 

своего существа и вернуться к нему. Это 

достоинство в том, чтобы беречь непотаенность, а 

с нею – тем самым уже и тайну всякого существа 

на этой земле. Как раз в по-ставе, который грозит 

втянуть человека в поставляющее производство 

как в якобы единственный способ раскрытия 

потаенного и тем толкает человека на риск отказа 

от своей свободной сущности, как раз в этой 

крайней опасности дает о себе знать 

340

Секция 12: Круглый стол “Философия техники” 

интимнейшая, нерушимая принадлежность 

человека к осуществлению истины – при условии, 

что мы со своей стороны начнем обращать 

внимание на существо техники.» (1, с.236) 

Т. о., человек в своей технической активности 

является горизонтом истины бытия. Это большая 

ответственность возложенная на человека судьбой 

бытия и все зависит от того, каким образом он 

воспользуется этим обстоятельством. 

«…технологическая парадигма воплощает и 

развивает нашу техническую интерпретацию 

бытия, согласно которой то, что не подходит к 

нашей текущей парадигме, что еще не в нашем 

распоряжении, чем мы еще не можем 

пользоваться эффективно (например, пустыня, 

дружба, звезды) – все это в конце концов будет 

покорено и станет служить нам.» (2, с. 524) 

Позиция Хайдеггера в отношении техники не 

следует понимать как реакционную. Не 

предлагает Хайдеггер и взять технику под 

рациональный контроль. Его более заботит 

человеческое страдание, причиняемое 

техническим видением бытия. Хайдеггер отмечал: 

«Мир проявляет себя сейчас как объект, открытый 

напору точной научной мысли…Природа 

становится гигантской бензоколонкой, 

энергетическим источником для современной 

техники и индустрии.» (2, с. 526) 

Техника меняет само мышление человека от 

глубинных измерений мысли до утилитарного 

оперирования информацией.«Величайшая опасность» 

по Хайдеггеру заключается в том, что: «… 

надвигающийся вал технической революции в 

эпоху атома мог бы настолько опьянить, 

околдовать, ослепить и обмануть человека, что 

рассудочное мышление однажды могло бы стать 

единственно приемлемым и практикуемым 

способом мыслить.» (2, с. 527) 

Постав нивелирует саму субъектность 

человека, превращая последнего в свое средство. 

Хайдеггер приводит пример: «современный 

воздушный лайнер, понимаемый в своей 

технической сущности, - не инструмент для 

использования, это не объект вовсе, а скорее 

удобное и эффективное звено в транспортной 

системе. Подобным образом не мы являемся 

субъектами, которые используют эту 

транспортную систему, а скорее она нас 

использует, чтобы наполнять нами свои 

самолеты…..Люди, с этой точки зрения, 

становятся обычным средством использования, 

но, что еще страшнее, ресурсом, который никогда 

не иссякнет: «Человек оказывается вовлеченным в 

этот процесс в качестве важнейшего сырья, если 

онбольше не утаивает этого свойства своего существа.» 

(2, с. 528-529) 

Образцом подлинного отношения к технике 

для Хайдеггера выступает Япония, где высокие 

технологии гармонично сочетаются с 

традиционными обычаями. На Западе мы должны 

постигнуть технику тем, что она есть, чтобы 

достигнуть свободного отношения к ней. Мы 

можем изменить существо техники благодаря 

глубинной мысли, и тогда техника предстанет 

перед нами как озарение, как инсайт, 

указывающие на нашу вовлеченность посредством 

техники в истину бытия. Спасти от тотальности 

технического постава нас может только 

божественное. Лишь отвергнув человеческое 

своеволие и увидев технику как посыл самого 

бытия, мы преодолеем техническое видение мира. 

До этого прозрения мы должны 

культивировать неорганизованные технологически 

элементы нашей экзистенции. «Прежде всего, 

говорит Хайдеггер, мы должны научиться ценить 

маргинальные традиции – то, что Хайдеггер 

называет спасающей силой незначительных 

вещей, «пустяков», таких как дружба, романтика 

походов с рюкзаками на лоне природы, 

стаканчика вина в местном баре с друзьями. Все 

эти традиции остаются маргинальными, так как 

они противостоят всякой деловитости и 

эффективности. Конечно, они могут иметь 

отношение к здоровью и к другим важным вещам. 

Несомненно, самая большая опасность кроется в 

том, что даже маргинальные традиции будут 

мобилизованы просто в качестве средства, 

ресурса. Поэтому мы должны защищать эти 

вымирающие обычаи.» (2, с.533-534) 

Подводя итоги, следует еще раз зафиксировать 

суть хайдеггеровской мысли относительно 

техники. Техническое видение мира в виде 

постава тотально и захватывает все сущее в его 

бытии. Существующее предстает как универсум 

стоящего-в-наличии для потребления и 

эксплуатации. Однако это положение дел не 

является чистым произволом человека, но 

представляет собой способ истинствования 

сущего в свете бытия. Осознав этот момент, 

человек может изменить свое отношение к 

технике, отстраниться от захваченности ею и 

испытать озаряющее освобождение и открыть 

полноту творческих возможностей, 

предоставляемых техникой. Хайдеггер сравнивает 

технику с искусством в функции последнего 

открывать красоту сущих вещей. Более того, 

Хайдеггер сближает технику с поэзией, хранящей 

и несущей в себе свет бытия. Т. о.,преображенная 

мыслью техника способна открыть человеку 

невообразимые горизонты креативного 

существования. 


1. Хайдеггер М. Время и бытие. М.,!993. 

2. Мартин Хайдеггер: Сб. статей. СПб.,2004. 

341


ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ 

СПЕЦИАЛИСТА ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ В 

СОВРЕМЕННОМ ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ 

Васильев М.Е., Иванова Е.М. 

Юргинский технологический институт ТПУ, Россия, Кемеровская область, г.Юрга, 

ул. Ленинградская, 26 

E-mail: viking_r.b@mail.ru 

На рубеже XX – XXI века в связи с бурным 

изменением значения техники в жизни 

человечества, появлением, развитием и 

проникновением во все сферы деятельности 

человека компьютерных технологий человечество 

совершает переход к новому этапу своего 

развития – информационно-техническому 

обществу. Развитие техники и технического 

знания, общедоступность и широкое 

использование достижений науки, появление и 

использование цифровых информационных 

технологий все в большей степени определяют 

тенденции современного общества и ускоряют его 

развитие. 

Изменения в сфере техники и технического 

знания, способствуют переходу общества в новое 

качественное состояние – информационное. 

Наряду с этим идут процессы концентрации и 

глобализации жизнедеятельности, общественного 

сознания, культуры. 

Переходное состояние современного общества 

вызывает изменения не только в типе 

производства и технологий, но и во всем укладе 

жизни человека. 

Широкое распространение средств массовой 

информации, Internet-коммуникаций приводит к 

тому, что появляются новые сферы в деятельности 

инженера. 

Еще лет десять назад не существовало такого 

понятия как «информационные технологии». В 

традиционном понимании «технология» – это 

процесс производства какой-либо продукции, 

являющейся объектом материального мира. 

Информационные технологии – это комплекс 

задач связанных с хранением и передачей 

информации. Информация в условиях 

информационного общества становиться одним из 

важных условий в сфере технического 

производства 

К традиционным качествам, предъявлявшимся 

к специалистам инженерно-технического профиля 

добавляются новые, связанные с использованием 

информационных ресурсов и технологий. 

Инженер, еще 20 лет назад, все свое внимание 

уделял решению задач, связанных в основном с 

улучшение условий жизни человека. Намного 

меньше расходовалось усилий на решение задач, 

связанных с информационным миром человека. 

В настоящее время можно выделить две 

отрасли инженерной деятельности: 

- первая, традиционная (HARDWARE) – 

результатом которой являются объекты 

материального мира, имеющие воплощение в 

объектах физического/ материального мира; 

- вторая, информационная (SOFTWARE) – 

результатом которой становиться создание 

различных программных продуктов и/ или 

решений, а так же информационных данных, 

которые лишь характеризуют объекты реального 

мира. 

Информационная деятельность оказывает 

огромное влияние на развитие инженерной мысли 

в целом. С использованием информационных 

продуктов, ресурсов и технологий деятельность 

современного инженера приобретает все новые, 

нетрадиционные горизонты. Становится 

возможной постановка таких задач, которые до 

этого не могли быть решены из-за недостатка 

требуемой информации. 

Использование компьютерной техники и 

различных автоматизированных систем 

проектирования позволяет моделировать 

различные физические процессы, работу сложных 

технических устройств, получать результаты их 

работы и аналитические (экспериментальные) 

данные в виде виртуально-графических, 

информационных моделей. 

Оперируя такими системами, инженер видит 

результат своей деятельности тут же, на мониторе 

компьютера. Не выходя из своего кабинета, он 

может отследить, найти и исправить различные 

погрешности, что позволяет избежать множества 

ошибок и, как следствие, ускорить процесс 

промышленного производства продукции более 

высокого класса. 

Работа такого рода требует большого 

внимания и умения ориентироваться в больших 

потоках информации. 

Традиционно инженер в своей деятельности 

использовал небольшое количество источников 

информации (в основном различные печатные 

издания), которые он с легкостью мог уместить на 

полке рядом со своим рабочим местом. 

Современному инженеру потребуется целая 

система разработанных моделей навигации в 

огромном массиве информационных потоков, 

которые обрушиваются на него в процессе 

деятельности. 

Информатизация общества предъявляет 

жесткие требования к квалификации инженера. 

Ему необходимы навыки и знания в области 

342


методологии работы с информационными 

источниками при решении технических и 

экспериментальных задач. 

Традиционная профессиональная подготовка 

инженера включает в себя: формирование у 

будущего специалиста способностей к 

предвидению социально-экономических, 

экологических и нравственных последствий 

профессиональной деятельности; развитие 

способностей и интереса к творческой 

деятельности специалиста; владение 

нравственными, этическими и социальными 

нормами. 

Укоренившаяся типовая, стандартная модель 

подготовки специалиста инженерно-технического 

профиля становится на сегодняшний день 

устаревшей и не всегда отвечает требованиям 

современного информационного общества. 

В заключение данной статьи можно 

утверждать, что информация как главный атрибут 

современной социальной онтологии в 

информационном обществе способствует 

формированию нового, информационного аспекта 

в бытии человека. Значение деятельности 

инженера в современном информационном 

обществе многогранно: с одной стороны, он 

создает новые информационные объекты и 

ресурсы материального мира, а, с другой стороны, 

наполняет информационное бытие человека 

новым массивом знания и новыми социальными 

онтологиями. 


1. Багдасарьян Н.Г. Культурология: учеб. для 

студ. тех. вузов/ Под ред. Н.Г. Багдасарьян. – 

М.: Высшая школа, 2001. – 511 с. 

2. Иванова Е.М., Григорьев В.И. Введение в 

историю и теорию культуры. Учебное 

пособие с грифом СибРУМЦ/ Под ред. д.ф.н. 

О.Т. Лойко.- Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2005.- 

186 с. 

СЕМИОТИЧЕСКИЕ РЯДЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ 

Городищев А.В., Городищева А. Н. 

Красноярский государственный аграрный университет, Россия, г. Красноярск, 

пр. Мира, 80 

E-mail: kultura@kgau.ru 

Общество, по мнению Н. Лумана, является 

структурой, воспроизводящей себя через 

непрерывно возобновляемые коммуникации. И в 

этом плане особой становится роль Интернета, 

который в качестве катализатора, с одной 

стороны, обеспечивает стремительный рост 

плотности межличностных и межгрупповых 

коммуникаций, а с другой – создает возможность 

изменения направлений потока этих 

коммуникаций, способных тем самым реально 

трансформировать семиотические системы 

культуры. Это касается и семиотических рядов 

языка, которые, развиваясь по ходу времени, 

именно в Интернет–варианте стали представлять 

литературный стиль современной эпохи. 

Система культуры, которая может быть 

определена как четко сформулированная система 

знаний, верований, правил поведения, законов, 

ценностей, институтов, идеологий, языков, 

символов, технических средств и пр., в целом 

отличается постоянной динамикой и стремлением 

к модификациям, обусловленным изменениями в 

окружающем мире. И когда группа людей 

вступает в контакт с новыми элементами, она 

организует их по установившимся правилам и 

встраивает в уже сложившиеся схемы, изменяя 

тем самым существующий порядок вещей. Этот 

новый порядок изменяет возникновение, развитие 

и функционирование естественного языка. 

На сегодняшний день Интернет как социальное 

явление представляет собой глобальное средство 

коммуникации, обеспечивающее обмен текстовой, 

графической, аудио- и видеоинформацией и 

доступ к онлайновым службам без 

территориальных или национальных границ. Сеть 

принесла с собой новые формы существования 

языка, новые способы коммуникации, стереотипы 

речевого поведения, следовательно, глобальная 

сеть как особая коммуникативная среда и как 

ранее не существовавшее место реализации языка, 

представляет для семиотики особый интерес. 

Семантика составляет традиционный предмет 

семиологии. Семиология оперирует понятиями 

знака, означаемого и означающего, которые 

призваны отразить символическое запечатление 

одного предмета другим в сознании человека. Мы 

исходим из концепции Ю.С. Степанова, и 

рассматриваем отношения между замещаемым и 

замещающим явлениями в эволюционном ряду в 

виде оформлений словами языка: название 

замещенного предмета или действия переходит на 

замещающее его. 

Согласно этой концепции, в материальных 

знаковых системах это происходит непрерывно и 

менее последовательно в языке. Но именно 

Интернет специфически объединяет картины 

материального и языкового семиотического поля. 

343


Такому взгляду на языковые явления 

сополагается культурологическая точка зрения на 

природу и функционирование языка. Слово 

сополагается выбрано здесь неслучайно, так как 

оно отражает множественность возможных 

взглядов на реальность. «Чем определены законы 


глобального 

коммуникационного пространства? – спрашивает 

В. В. Миронов. – Они определены техническими 

условиями и возможностями и тем языком 

общения, который репродуцируется внутри этого 

пространства. Возникает собственный единый 

язык общения. В результате этих процессов 

культуры общаются не за счет смысловой 

адаптации, переводя неизвестные им смыслы иной 

культуры на свой язык, а за счет совпадающих 

компонентов (того, что понятно всем), то есть за 

счет одинакового, а значит, и наименее 

смыслового». 

Обсуждая язык Интернета, мы говорим о 

сетевом функционировании литературного языка 

во всей его совокупности, но отнюдь не о сетевом 

техническом языке, который, в свою очередь, 

представляет отдельный интерес для 

исследователей-языковедов. Нельзя забывать о 

том, что искусственные языки, предназначенные 

для создания компьютерных программ, являются 

основой Интернета как конкретного технического 

явления и, тем самым, в той или иной степени 

влияют на язык общения в сети – пользователи не 

могут игнорировать сетевые реалии, поэтому 

отдельные элементы искусственных технических 

языков неизбежно проникают в состав языка 

межличностной коммуникации в Интернете и 

даже, как отмечают некоторые исследователи, в 

состав языка устного повседневного общения. 

Язык компьютерных программ – это 

«фундамент» Интернета, его внутренний каркас, 

скрытый от посетителей глобальной сети. 

Пользователи же имеют дело в основном с так 

называемой внешней стороной Интернета: с 

помощью программы-обозревателя (browser) они 

просматривают готовые веб-страницы, где 

информация представлена уже на естественном 

языке. 

Интернет как особый канал связи накладывает 

свой отпечаток на характер формирования 

семиотических рядов в виртуальном 

пространстве. Так, например, западные 

исследователи обозначают межличностные 

коммуникации через компьютерный канал связи, 

термином computer-mediated communication, CMC, 

отличая его от понятия human-computer interaction, 

означающего взаимодействие человека и 

компьютера, т.е. процесс программирования. 

Русский аналог термина computer-mediated 

communication, предложенный И.Н. Розиной, 

звучит как компьютерно-опосредованная 

коммуникация и имеет два значения: 

1. Общение или целенаправленная и 

контекстно-связанная форма обмена мыслями, 

сведениями, идеями между двумя или более 

сторонами и преимущественно в процессе 

человеческого общения 

2. С технической точки зрения – специальные 

программные средства, делающие возможным 

такой вид общения. 

Нам представляется возможным обозначать 

такой вид коммуникации с помощью терминов 

электронная коммуникация или коммуникация в 

Интернете 

(интернет-коммуникация), 

подразумевая одно и то же по своей сути явление 

– межличностное общение, происходящее на 

естественном языке и осуществляющееся через 

компьютерный канал связи (в данном случае - 

Интернет). 

Существует множество попыток построить 

семиотические ряды, классифицировать формы 

общения в Интернете, жанры электронной 

коммуникации и т.п. Так, например, Дэвид 

Кристалл выделяет пять жанров электронной 

коммуникации, называя их при этом ситуации 

использования Интернета (broad Internet-using 

situations): 

– электронная почта; 

– синхронные и асинхронные чаты, включая 

компьютерную службу публикации объявлений 

(Bulletin-Board System, BBS); 

– виртуальные миры (MOOs, MUDs и т. д.); 

– веб-тексты, к которым относятся 

электронные тексты с гипер- и линейной 

структурой (например, тексты в формате .pdf). 

Несмотря на уникальность характера общения 

в каждой из форм коммуникации в отдельности, 

существует условие, неотделимое от процесса 

электронного общения в целом. Оно заключается 

в том, что естественный язык существует в сети 

преимущественно в письменном виде. И в этом 

смысле веб-тексты различных жанров (деловые, 

коммерческие, художественные и т.д.), 

наполняющие сайты, могут рассматриваться как 

замещающее письменной речи, то язык 

межличностного общения испытывает на себе 

сильнейшее влияние устной традиции и требует 

отдельного эволюционного семиотического ряда. 

Необходимо отметить, что для языка общения 

в чатах и ICQ (I Seek You) влияние устной речи 

объясняется полной синхронностью 

коммуникативного акта: коммуниканты 

взаимодействуют в реальном времени. Это 

приводит к тому, что письменная речь начинает 

обслуживать устное общение посетителей чата и 

пользователей ICQ, возникает так называемая 

письменная разговорная речь. 

Один из важнейших факторов, 

накладывающих свой отпечаток на речь 

участников чатов, заключается в том, что текст 

печатается на клавиатуре, однако не каждый 

владелец персонального компьютера может 

344


похвастаться высокой скоростью печатания. В 

таком случае вступает в силу закон экономии 

языковых средств: коммуниканты сознательно 

отказываются от использования прописных букв, 

минимизируют пунктуацию, широко применяют 

систему аббревиатур и сокращений, не 

исправляют незначительные опечатки и т. д. 

Также в целях экономии времени посетители 

чатов не стараются каким-то образом 

структурировать свою речь, придать 

высказываниям завершенность; зачастую реплика 

представляет собой своеобразный 

зафиксированный поток сознания адресанта. 

Одним из наиболее ярких проявлений 

построения семиотического ряда чатов является 

использование общепринятых «суррогатов» 

паралингвистических средств коммуникации – 

аббревиатур и эмотиконов («смайликов»). Так, 

например, разнообразные жесты и мимика, 

сопровождающие устную речь, могут заменяться в 

ходе интернет-коммуникации специальными 

пиктограммами – «смайликами» (англ. smile - 

улыбка) или эмотиконами (emotion+icon). 

Поэтому можно сравнить существующие наборы 

смайликов и аббревиатур, употребляемых в ходе 

общения в Интернете, с особыми искусственными 

знаковыми системами, принимающими на себя 

функции прежнего естественного языка. 

Форумы ориентированы на более отсроченный 

по времени обмен высказываниями, поэтому 

реплики коммуникантов-участников форума 

больше соответствуют манере письменной речи: 

высказывания логично структурированы, 

закончены и информативны. Письменная 

разговорная речь в форумах встречается гораздо 

реже. Поэтому в форумах проследить 

формирование семиотических рядов 

компьютерной коммуникации сложнее. 

Для изучения языка общения в Интернете 

крайне важны особенности структуры того текста, 

который создается в результате обмена 

сообщениями между пользователями сети, т.е. 

важна внешняя организация общения. Способы 

организации общения в веб-чатах и форумах 

различаются между собой. Однако вне 

зависимости от того, в чате или форуме общается 

пользователь, процесс составления и отправки 

сообщений технически одинаков, поэтому 

сходство семиотических рядов очевидно, 

поскольку процесс замещения затрагивает прежде 

всего и обязательно форму. 


1. Иванов, Л.Ю. Язык интернета: заметки 

лингвиста // Словарь и культура русской 

речи. – М.: Азбуковник, 2000. 

2. Философия в современной культуре: новые 

перспективы (материалы «круглого стола») // 

Вопросы философии.– 2004.– № 4. 

3. Смирнов, Ф.О. Естественный язык и 

компьютер: деструктивное влияние или 

очередной этап эволюции, 25.10.2003 – 

www.flogiston.ru/articles/netpsy/smirnov_evalut 

ion 

4. Семиотика: антология. М.: Деловая книга, 

2001. 

СОВРЕМЕННЫЙ ИНЖЕНЕР – ПРЕДСТАВИТЕЛЬ ОВЕРСТРАТА 

ИНТЕЛЛЕКТУАЛОВ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ 

Епифанцев К.В., Иванова Е.М 


Россия, Кемеровская область, город Юрга, ул. Ленинградская, 26 

E-mail: kabemas@rambler.ru 

Проблема данного исследования вытекает из 

противоречия о том, что с одной стороны, 

традиционный подход к деятельности инженера 

подразумевает создание объектов материального 

мира с целью облегчения жизни человека. С 

другой стороны, идеи индустриального общества 

исчерпывают себя на сегодняшний день, новая 

информационная цивилизация для России 

представляет собой лишь абстракционную модель. 

А это значит: современное общество, 

прибывающее в состоянии переходного периода, 

не выработало нового, окончательного подхода к 

профессиональным критериям деятельности 

инженера. 

Формирование профессиональной культуры 

инженера в условиях информационного, 

постиндустриального общества трансформирует 

общепринятые, традиционные черты специалиста 

инженерно-технического профиля. 

Целью данного исследования стало 

изучениенекоторых особенностей вхождения 

современных специалистов технического профиля 

в особый социальный ранг – оверстрат 

интеллектуалов в современном постклассовом 

обществе [1]. 

За всю историю существования человечества в 

обществе были сформированы представление о 

его стратификации: например, в 

рабовладельческой исторической формации был 

класс рабовладельцев и рабов, в феодализме – 

класс феодалов и зависимых крестьян и т.д. В 

Индии это были касты богатых и бедных. В 

345


учении Карла Маркса индустриальное общество 

было представлено двумя классами – буржуазии и 

рабочих. Информационное общество отличается 

от индустриального общества тем, что в нём 

укоренившаяся стратификация не обязательна. 

Современные исследователи информационного 

общества, такие, как: Д. Белл, О. Тоффлер, А. 

Турен и др. позиционируют и утверждают 

постклассовое, неклассовое общество. На наш 

взгляд, благодаря развитию техники, её переходу 

в качественно-новое состояние (soft-ware) 

индустриальное общество преобразуется в 

постиндустриальное общество, информационное. 

Исходя из потребностей современного 

общества, выдвигаются новые критерии к 

подготовке специалиста инженерно-технического 

профиля. 

Прежде чем охарактеризовать критерии 

профессиональной информационной культуры 

инженера, нам необходимо рассказать об 

особенностях новой социальной группы – 

оверстрате интеллектуалов. К ним можно отнести 

следующие критерии: 

1)Представители 

класса 

«меритократии»«исповедуют» 

постматериалистические ценности. 2)Основной 

задачей для представителей данной группы 

становится совершенствование собственной 

личности. 

В этом и заключается парадокс: с одной 

стороны, социологи укореняют понятие 

оверстрата интеллектуалов как новой элиты, с 

другой стороны, характеристики оверстрата 

интеллектуалов не включают в себя характерные 

для этой элиты притязания на власть и управление 

[1]. 

Исходя из того, что главным критерием 

оверстрата интеллектуалов является наращивание 

основного массива знания, информации, то 

формирование информационной культуры 

личности инженера является своевременным. 

Информационная культура личности - одна из 

составляющих общей культуры человека. К ней 

можно отнести: совокупность информационного 

мировоззрения и системы знаний и умений, 

обеспечивающих 

целенаправленную 

самостоятельную деятельность по оптимальному 

удовлетворению 

индивидуальных 

информационных потребностей с использованием 

как традиционных, так и новых информационных 

технологий; является важнейшим фактором 

успешной профессиональной и непрофессиональной 

деятельности, а также социальной 

защищенности личности в информационном 

обществе. 

Уточнить объем и содержание данного 

понятия можно, указав состав совокупности 

знаний и умений, характеризующих личность с 

развитой информационной культурой: 

1.Наличие определенного информационного 

мировоззрения, представление о таких общих 

понятиях, как информационное общество, 

информационные ресурсы, информационные 

потоки и массивы, закономерности их 

функционирования и организации и др. 

2. Умение грамотно формулировать свои 

информационные потребности и запросы и 

предъявлять их любой информационно-поисковой 

системе, как традиционной, так и электронной, 

компьютерной. 

3.Способность осуществлять самостоятельный 

информационный поиск различных видов 

документов с помощью как традиционных, так и 

нетрадиционных, в первую очередь, 

компьютерных систем и сетей. 

4. Обладание навыками анализа и синтеза 

информации (например, составление простого и 

развернутого планов, конспектирование, 

аннотирование и реферирование, подготовка 

обзоров, составление библиографического 

описания, оформление цитат и ссылок к научной 

работе, списка использованной литературы и т.п.). 

5. Владение технологией информационного 

самообеспечения: умение использовать 

полученные знания, найденную, приобретенную 

информацию в своей учебной, профессиональной 

или иной познавательной деятельности. 

На сегодняшний день становится очевидным, 

что градиент гармоничного развития человека и 

общества лежит в области создания новых 

методов использования ИРО (информационноинтеллектуальных 

ресурсов общества). В 

современных научных концепциях одним из 

основных факторов успешного использования 

ИРО является наличие демократических 

принципов доступа и распространения 

информации, решение задач кодификации 

теоретического знания. В частности, Ракитов А.И. 

пишет, что главнейшим признаком использования 

информационного ресурса является то 

обстоятельство, что «любой индивид, группа лиц, 

предприятие или организация в любой точке 

страны и в любое время могут получить за 

соответствующую плату или бесплатно на основе 

автоматизированного доступа и систем связи 

любые информацию и знания, необходимые для 

их жизнедеятельности и решения личных и 

социально - значимых задач» [2]. 

Формирование оверстрата интеллектуалов в 

современном постиндустриальном обществе 

рассматривается как формирование новой элиты. 

Элита, в данном случае, рассматривается как 

особый класс, группа, социальный слой, 

концентрирующий в «своих руках» инструменты 

политического, 

экономического, 

культурологического и др. влияния. 

В заключение данного исследования можно 

сказать, что обновление критериев 

профессиональной культуры инженера в 

346


информационном обществе является задачей 

своевременной, поскольку совершенствование 

интеллектуального уровня развития специалиста 

инженерно-технического профиля влияет на 

повышение продуктивности труда на 

производстве и в управлении. 


1. Блейхер О.В. Социокультурный механизм 

формирования оверстрата интеллектуалов. 

Автореф.дисс. …канд. филос. наук. – Томск. 

– 2006. – 19 с. 

2. Канке В.А. Философия. Исторический и 

систематический курс: Учебник для 

студентов вузов. – М.: ЛОГОС, 2000. – 344 с. 

3. Барсуков В.Л., Яншин А.Л. В.И. Вернадский 

– великий ученый и мыслитель// Вестник АН 

СССР. - 1988. - № 6. - С. 56-59. 

4. Багдасарьян Н.Г. Культурология / Под ред. 

Н.Г. Багдасарьян. – М.: Высшая школа, 2001. 

– 511 с. 

УТОПИЯ И РЕАЛЬНОСТЬ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ВИРТУАЛЬНОСТИ ФИЛЬМА 

«МАТРИЦА» 

Задворнов Д.А., Сысоева Л.С. 

Томский политехнический университет», 634050, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30 

E-mail: sysojeva@mail.ru 

В основе сюжета фильма «МАТРИЦА» лежит 

один из вариантов развития жизни на Земле, к 

которому человечество может подойти в 

обозримом будущем. В конце XXI-го века, люди, 

наконец, создали искусственный интеллект, 

который в итоге подчинил себе людей и начал 

использовать их в качестве источника энергии. 

Люди начинают существовать как растения, их 

тело находится без движения, функционирует 

лишь мозг, нормальную жизнедеятельность 

которого поддерживает программа под названием 

«МАТРИЦА».Она создает продуктивную 

деятельность мозга тем, что воспроизводит в нём 

иллюзию реальности существования 

человеческого мира, к которому мы привыкли и 

без которого не представляем нашего 

существования. Взаимосвязь элементов, из 

которых состоит идея, на мой взгляд, логична и 

построена таким образом, чтоу «современного» 

зрителя не возникает сомнения в возможности 

наступления такого варианта нашего дальнейшего 

развития, и с этой стороны фильм начинает 

заинтересовывать смотрящих его людей. 

Однако если бы вся идея фильма ушла в эту 

технократическую утопию, то получился бы еще 

один вариант мрачного будущего, которому не 

может противостоять человеческий интеллект и 

воля.В этом же фильме в образах Тринити, Нео и 

Морфиуса представлена лучшая часть 

человечества, которая, превзойдя все достижения 

властолюбивых технократов, противостоит плану 

уничтоженияпоследнего островка человечности 

Зеона, который не подключен к программе 

«Матрица».Остросюжетность фильма направлена 

на то, чтобы наглядно представить, какие усилия 

должны приложить люди, чтобы не оказаться 

побежденными сильным противником. Для этого 

люди, вдохновляемые Избранным Нео, научились 

находить слабые местаэтой сверхумной 

компьютерной программы, что потребовало от 

них свехчеловеческих усилий, и благодаря этому 

они не позволили овладеть кодом входа в 

Зеон.Интерес к сюжету и идее фильма 

поддерживается необычайно сильными 

спецэффектами, что умножает симпатию к героям, 

способным находить в себе такое мужество, 

сверхтерпение и силу воли, чтобы разрушить 

матрицу и сохранить человечность, освободив 

людей из плена машин. Такие испытания, 

которым подвергла судьба настойчивых борцов 

против насилия, не все выдерживают. Нельзя 

обойти еще и такую не новую, но держащую 

зрителя в эмоциональном напряжении канву, 

которая играет немаловажную роль вподдержке 

усилий главных героев, как искренняя и сильная 

любовь, а так же их вера в свое предназначение и 

способность его выполнить. 

В фильме показано противостояние между 

людьми и искусственным интеллектом, который 

создает машины нового поколения, увеличивая 

разрыв между естественным и 

искусственныммиром. Люди все более 

оказываются зависимыми от компьютерных 

технологий, хотя эти технологии они создавали в 

целях усиления своей всесторонней 

независимости. Однако фильм предостерегает от 

возможного использования приобретенной силы 

во зло человеку, если ими управляют 

властолюбивые диктаторы, желающие подчинить 

своей злой воле весь мир. Что такие 

властолюбивые силы имеются, 

свидетельствуеттот факт, чтона протяжении всего 

существования человечества без войн оно провело 

всего примерно 300 лет. Это ещё раз наглядно 

отражаетчеловеческое неумение решать 

конфликты мирным путём, потому что силы зла, 

господствующие еще в мире, не умеют их решать 

другим. Если человек хочет оставаться человеком, 

347


а не роботом или кровожадным диктатором, он не 

должен пассивно подчиняться уготованной ему 

судьбе и не полагать, что он простая пешка в 

жизненной игре. Есть в современной философии 

новые представления о судьбе, нежели понимание 

ее как некой неотвратимости, фатума или рока. 

Судьба – это не фатум, или рок, как это понимали 

в античности. Это не Ананке – необходимость, 

олицетворяющая неизбежность (прежде всего 

смерти), держа на коленях веретено судьбы 

человека. В античном мифе о судьбе ей помогают 

мойры, помощницы богини судьбы: Лахесис 

определяет жребий человека, Клото выпрядает 

нить индивидуальной судьбы, а Атропос, 

неотвратимо приближающая будущее,перерезает 

нить судьбы в момент смерти человека. С 

современной точки зрения, по отношению к 

судьбе надо стать на другую позицию, чтонад 

судьбой необходимо работать, работать вместе с 

ней, придавая ей форму, т.е. «лепить» судьбу 

через ситуацию, находясь в состоянии созидания 

ценностей. «Стоящего неподвижно – обходят; 

довольный собой – потерян». Ни в творчестве, ни 

в переживаниях нельзя довольствоваться 

достигнутым, каждый день, каждый час требует от 

нас новых свершений. Несмотря на зловещую 

ситуацию, в которой оказались люди, 

изображенные в фильме «Матрица», ситуацию, из 

которой, казалось, нет никакого выхода, 

подвижники гуманности Нео, Тринити и 

Морфиус, используясекреты новых 

технологий,взрываютсистему матрицы, возвращая 

людей в человеческий мир, т.е. расширяя Зеон до 

границ Земли Обетованной. С миром кажимости 

жизни, зомбированным миром искусственной 

управляемости покончено. 

Современный мир, оснащенный глубокими 

знаниями микромира и астрофизики, приводит к 

тому, что непосредственный контакт человека и 

природы совершенно ослаблен. Человек имеет 

дело не с первой природой,а мертвым 

механическим миром, если даже он 

сконструирован под биологическое существо, как 

например, в фильме похожие на спруты 

(«кальмары») военные орудия поражения. Вообще 

мир в фильме показан настолько обездушенным, 

что в нем не чувствуется присутствия человека, не 

говоря о том, что ни растительности, ни живых 

существ, ни деревьев в фильме тоже нет, а есть 

какая-то странная омертвелая механическая 

природа. Такое состояние очень пагубно для 

человека, потому что ему не хватает 

эстетического контакта с непосредственной 

природой, который является мощным стимулом 

для сохранения этого мира с его красотой и 

многообразием существующего. Сохранение 

красоты природы (natura naturans) является 

важнейшим фактором экологического сбережения 

природы, потому что в переводе с греческого 

oikos – это дом, родина. В фильме все это 

заменила компьютерная графика, и не потому, что 

съемка натуры представляла трудности, а потому 

что такова идея фильма – в схватке с 

обездушенным миром. Вернуть миру его 

первозданный природно-человеческий лик – вот 

за что сражаются главные положительные герои 

фильма. Ноосфера – это вовсе не тот «нус-разум», 

который пожирает все человеческое,а тот нусразум, 

который являет коллективный разум 

человечества и делает разумным само 

человеческое существование в мире 

общечеловеческих ценностей. Мир должен быть 

человекомерным, хотя и развивающимся в 

коэволюции с природой. Но этой коэволюцией 

должна управлять не система «матрица», а 

единственно возникшее эволюционным путем 

разумное сознание человека. 

Авторы фильма мыслят по-своему и, очевидно, 

не знакомы с научно-техническими прогнозами. 

За этими прогнозами они обращаются к пифиипрорицательнице, 

которая, похоже, является 

одной из программ «Матрицы». Однако 

возникают в этом постоянные сомнения, 

поскольку в своих прорицаниях она постоянно 

употребляет слово «выбор», т.е. как бы постоянно 

напоминает о том, чтовсе зависит от того, какой 

выбор сделает человеки насколько он верит в 

правильность своего выбора. Это очень 

современная позиция, в которой не хватает только 

слова «бифуркация», что, собственно, и есть 

критическая точка выбора, если обратиться к 

теории синергетики, а не к пифии. 

В фильме нравится гендерная позиция, 

поскольку наиболее привлекательными 

персонажами, способными мужественно идти до 

конца, т. е. – до поражения машин- охранников и 

машин-охотников и освобождения Зеона – оплота 

человечности. Это не только Тринити, но и Ниоба, 

Мегги, Зи и др. Вообще Голливуд дал нам много 

привлекательных женских образов в «научнофантастических» 

сериалах, начиная с образа 

Рипли, чего не скажешь о самих сериалах. Сам же 

Нео, несмотря на свои недюжинные способности, 

интеллектуальные и технические, почему-то в 

условиях показанной сверхтехнической 

революции, постоянно вынужден действовать 

кулаками и ногами. Сами по себе восточные 

единоборства, вставленные в фильм, делают его 

очень динамичным, иначе без этого фильм был бы 

вял и нечем было бы демонстрировать 

сверхчеловеческую избранность Нео.Но в 

контексте сверхтехнической цивилизации эти 

кулачные бои выглядят нарочито и инородно. 

В фильме, несмотря на его предполагаемую 

сверхтехничность, много мистики. И она не 

только в том, что Нео представлен неким святым 

Мессией, но, хотя и в какой-то аморфной форме, 

даны диалоги Неос самим Богом как властелином 

мира, всплывающим вспецэффектахв финальных 

сценахпоражения автора компьтерной матрицы с 

348


его армадой невиданных чудовищ-военных 

машин.Несмотря на реальное знакомство с 

виртуальными мирами в современной 

информационной цивилизции, виртуальность 

параллельных действийреалити-шоу и событий на 

корабле спасителей, временами подключенных к 

матрице, а временами не подключенных к ней, не 

вмещается пока в сознание современного 

человека, потому что реальные высокие 

технологии не способны нам еще этого объяснить. 

Хотя постоянно бросающиеся в глаза большие 

«заклепки» в спинах героевнамекают на них. В 

фильме много повторов, особенно досаждают 

неисчислимые Смиты и бесконечные рукопашные 

бои с ними, а так же перебор фантасмагорий с 

роботами и «кальмарами». Но восход в конце 

фильма лазурен, ребенок-девочка жива и радуется 

в объятиях старушки-прорицательницы. 

Афроамериканцы доносят ликование победных 

аккордов фильма. Жалко только, что погибла 

выходящая из любых положений живой Тринити, 

а Нео воспаряетв... 

ОПЕРАЦИОНАЛИЗМ В ФОРМИРОВАНИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ 

ОБЪЕКТОВ 

Зевакин А., Шаймарданов Р.И.,Ибрагимова Н.И. 

Юргинский технологический институт (филиал) Томский политехнический 

университет, Россия, г. Юрга, ул. Ленинградская, 26 

E-mail: nailya28@yandex.ru 

XIX век – это время возникновения и 

становления позитивизма, что соответственным 

образом сказалось на формулировании 

онтологических оснований геометрии. В сфере 

«чистой» гносеологии позитивизм стремился к 

проведению идей эмпиризма, согласующихся, с 

одной стороны, с идеей экспериментального 

исследования природы, и противостоящего, с 

другой стороны идеям объективной реальности, 

которая была объявлена метафизическим 

измышлением. Картина мира этого периода 

отображает черты практической деятельности с ее 

рациональной организацией и опытнопрактическим 

подтверждением принятых 

представлений. Г. Е. Зборовский отмечает 

социальную окрашенность пространства и 

времени, чему способствуют и являются просто 

необходимостью многочисленные орудия и 

инструменты [1]. Инструменты, с точки зрения 

данного автора,- это ориентиры, служащие 

начальной и конечной точкой отсчета времени и 

пространства. Абстрактные образы становятся 

рациональными и операциональными. Сообразно 

новой картине мира геометрия декларируется как 

эмпирическая научная дисциплина. Данная 

тенденция в определении онтологического статуса 

геометрии, как теории, в основании которой 

лежит эмпиризм физических доказательств, к 

этому времени не внове. Карл Фридрих Гаусс 

(1777 – 1855 г.г) уже в 1830 г. обозначает такую 

возможность. Исходя из возможности 

неевклидовой структуры физического 

пространства, он предпринимает попытку, 

измерить большой географический треугольник, 

но оказалось, что сумма углов треугольника с 

учётом ошибок измерения равна 180, как и 

требует, евклидова геометрия. (С 1919 года 

отклонения становятся измеримыми лишь у 

астрономического треугольника.) 

Связь между идеализированностью 

геометрических объектов и точностью 

геометрической дисциплины Э. Мах объясняет 

тем, что «геометрия есть применение математики 

к опыту относительно пространства» и сравнивает 

её с математической физикой, в которой, как и в 

геометрии «объекты опыта изображают 

схематическими 

идеализированными 

понятиями» [2]. 

В 1870 году Герман фон Гельмгольц (1821 – 

1894 г.г.) указывает на «теоретикопознавательный 

интерес геометрии». 

Математические, психологические и теоретикопознавательные 

исследования привели его к 

заключению, что предположение о том, что 

знание геометрических аксиом проистекает из 

трансцендентального созерцания, является 

недоказуемой, ненужной и совершенно 

неплодотворной гипотезой. Для него также - как 

для Гаусса, Лобачевского и Римана - геометрия 

является не только формой нашего созерцания, но 

определяется реальными отношениями. Требуется 

эмпирическая проверка, чтобы установить 

соответствие форм созерцания реальному миру. 

Например, Фоллмер высказывает предположение, 

что если «врождённая нам и неискоренимая форма 

созерцания, пространства имела бы характер 

аксиомы, то её объективное научное применение к 

опытному миру было бы оправдано лишь тогда, 

когда посредством наблюдения и опыта было 

установлено, что структура трансцендентального 

созерцания соответствует физической». Здесь 

можно провести аналогию с предположением 

Римана, что искривление пространства, в котором 

мы живём, можно определить эмпирически 

посредством измерений. 

349


Некоторые из исследователей выделяют 

причины, связанные с историческим развитием 

математики[3]. То есть на понятия, возникшие в 

основном из опыта, стали налагать требования, 

которые вовсе не имеют такого происхождения. 

Соответственно «чувственная интуиция 

рассматриваемых объектов, хотя бы 

действительных чисел, либо в некоторых случаях 

совершенно не существовала, либо была 

недостаточной и обманчивой». Следовательно, и 

пространственная интуиция, вырабатываемая в 

нас элементарной геометрией, может оказаться 

обманчивой. Например, Жан Дьедоне, отдавая 

должное чувственному восприятию пространства, 

тем не менее, подвергает сомнению 

безоговорочную значимость данного вида 

познания для анализа пространственных форм и 

отношений в геометрических теориях [4]. 

Следовательно, из выше сказанного следует, что 

если геометрия не есть экспериментальная наука, 

то это все же наука, рожденная в связи с опытом. 

Нами создано пространство, которое она изучает. 

Нами пространство приспособлено к миру, в 

котором мы живем. Совершается выбор наиболее 

удобного пространства (согласно Пуанкаре), и 

этим выбором руководит опыт. И так как выбор 

бессознателен, то представляется со всей 

очевидностью, что он для нас необходим; 

эмпиристы говорят, что он сделался для нас 

необходимым путем опыта, рационалисты 

утверждают, что мы рождаемся с вполне 

сложившимся представлением о пространстве. 

Г. Вейль помещает математику между физикой и 

метафизикой, следуя его логике, геометрия 

занимает аналогичное положение, являясь 

разделом математики: она «ниже» метафизики, 

«но ее знание достигается самостоятельно, без 

какого-либо божественного дополнительного 

озарения, и благодаря лишь врожденной 

способности постижения» [5]. Лоренц по этому 

поводу высказывал следующую точку зрения, что 

куда бы ни проникала физическая картина мира, 

вплоть до атома, везде обнаруживается 

неточность в согласовании между априорно 

«необходимым» и эмпирически действительным, 

будто «мера всех вещей» для этих областей 

тонкого измерения была слишком грубой и 

приблизительной, и только, в общем, и 

вероятностно статистически согласовывалась с 

тем, что должно постигаться в вещах в себе. 

Развитие наук, поиск оснований, лежащих в 

соответствующих теориях, в свою очередь 

породили новые философские проблемы. 

Эпистимологическая трансформация 

современной физики представила естественные 

процессы как продукт функционирования 

оборудования, предназначенного для 

экспериментов и наблюдения. Развитие техники и 

технологичности и операциональности ставят под 

сомнение «реалистическую» предпосылку, и 

ученые систематически применяют 

математические модели для понимания 

наблюдений. 

Позитивисты указывают на то, что многие 

понятия стали определяться операционально, к 

примеру, понятие прямой линии между двумя 

точками определяется при помощи проводимых 

нами измерений, набор различных операций 

определяет различные определения прямой линии. 

Операциональные определения помогают 

конституировать исследуемый объект и снимают 

актуальность проблемы отождествления [6, 683]. 

Современные геометрия и физика определяют 

различные операциональные подходы к 

конструированию объектов исследования, в том 

числе и физических и геометрических 

пространств. 

До конца XIX века определяющей стратегией 

исследования применительно к физике было 

«...создание целостной картины изучаемой 

реальности как предварительного условия 

последующего применения математических 

средств ее описания». Развитие физической науки 

и естествознания вообще в XX веке привело к 

пересмотру данной «методологической 

установки». Так как выявилось в ходе 

исследований, что предзаданная картина мира 

вносит искажение в трактовку как эмпирических, 

так и теоретических результатов. Обнаружились: 

«историческая изменчивость фундаментальных 

принципов», «относительность эмпирического 

обоснования», «конвенциальные элементы» науки 

вообще и таких частных научных дисциплин как 

геометрия и физика. Неевклидовы геометрии, 

общая теория относительности, специальная 

теория относительности, квантовая механика 

лишили физику наглядных моделей в ее основных 

разделах и соответственно математические 

методы заняли основные позиции в формировании 

физической теории. 

К.Ф.Вайцзеккер, анализируя различные 

методологии физической науки, эмпирической 

методологии отводит самый низкий 

предсказательный уровень - «способности 

предсказывать то, что будет происходить с 

тенями». Способностью «увидеть вещи, дающие 

эти тени» обладает теоретическая физика, 

которая пытается понять вещи сами по себе. 

Следующая ступень это виденье реальных вещей, 

освещенных солнцем, дающих тени. Согласно 

Платону, это — математика. Математика говорит 

об условии возможности вещей, изучаемых 

теоретической физикой [7, 115-125]. 

На данном этапе существующие 

социокультурные условия и возникшая 

вариативность содержания геометрии на основе 

единой аксиоматической структуры не 

инициируют изменения в определении 

онтологического статуса геометрии. 

Предполагаемая физическая обусловленность 

350


закрепляет за геометрией статус дисциплины, 

изучающей пространство и пространственные 

отношения. Геометрия воспринимается как 

моделирование физического пространства «и 

потому проистекающая из опыта и 

подчиняющаяся ему». 

Возникновение неевклидовых геометрий 

связано с попытками эмпирической верификации 

теоретического пространства евклидовой 

геометрии. 


1. Зборовский Г. Е. Пространство и время как 

форма социального бытия. - Свердловск.: 

Изд. Свердл. юрид. ин-т, 1974. - 223 с. 

2. Чешев В. В. Проблема реальности в 

классической и современной физике. - Томск: 

ТГУ, 1984. - 254 с. 

3. Пуанкаре А. Наука и метод. [Электронный 

доступ] По изданию «О науке». – Режим 

доступа: www.philosophy.nsc.ru / puank.html. 

4. Дьедонне Ж. Абстракция и математическая 

интуиция/ Математики о математике. 

[Электронный ресурс] - Режим доступа: 

www.philosophy.ru /dieudonne html 

5. Вейль Г. Математический способ мышления 

[Электронный ресурс]. – Режим доступа: 

www.philosophy.nsc.ru/ 

6. Скирбекк Г., Гилье Н. История философии: 

Учеб. пособие для студ. высш. учеб. 

заведений/Пер. с англ. В. И. Кузнецова. - М.: 

Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 800 с. 

7. Вайцзеккер К.Ф. Физика и 

философия.//Вопросы философии. — 1993.— 

№1.— С. 115—125. 

К ВОПРОСУ О ФИЛОСОФИИ ВЗАИМОТНОШЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА И 

ТЕХНИКИ 

Ковальчук В.Ю., Григорьев В.И. 

Юргинский технологический институт ТПУ 

Россия, г. Юрга, ул. Ленинградская 26 

E-mail: vig@inbox.ru. 

Актуальность темы исследования обусловлена 

необходимостью конкретного ответа на 

злободневный сегодня вопрос: может ли человек 

выжить в современном гиперэнтропийно 

развивающемся техно-информационном 

пространстве?! Пока нет серьезных исследований, 

которые свидетельствовали бы о благотворном 

воздействии новых технологий на психику 

человека. Напротив, многие исследователи 

утверждают, что повальная компьютеризация 

очень сильно влияет на человеческую природу, 

меняет человеческое сознание. Появляются люди, 

полностью или частично лишенные 

эмоционального мира. Это дети эпохи 

компьютеризации. Сейчас очевидно, что темпы 

развития компьютерной техники явно опережают 

исследование и рассмотрение проблем, связанных 

с ее эксплуатацией. 

Общение с новой техникой надо выверять по 

меркам человека. Несомненно, одно: техника 

направлена на то, чтобы в ходе преобразования 

всей трудовой деятельности человека, 

преобразовать и самого человека. 

Взаимодействие человека и природы при 

помощи техники имеет давнюю историю, но 

только современная техника сделала ощутимыми 

роковые следствия этого для человека. Человек и 

машина, человек и организм, человек и космос – 

все это проблемы философской и религиозной 

антропологии. В истории человек проходит 

разные стадии и всегда судьба его трагична. В 

начале человек был рабом природы. Он создал 

культуру, государства, классы; но он стал рабом 

государства и классов. Ныне вступает он в новый 

период. Он хочет овладеть иррациональными 

общественными силами. Он создает 

организованное общество и развитую технику, но 

становится рабом организованного общества, 

техники, рабом машины, в которую превращено 

общество и незаметно превращается сам человек. 

Техника дает человеку чувство страшного 

могущества, и она есть порождение воли к 

могуществу и к экспансии. Бесспорно, это новая 

форма массовой организации жизни, эта 

технизация жизни разрушает красоту старой 

культуры, старого быта. Массовая техническая 

организация жизни уничтожает всякую 

индивидуализацию, всякое своеобразие и 

оригинальность. Кстати отметим, то, что мы 

сейчас называем «технической эпохой» тоже не 

вечно. 

Техника наносит страшные удары 

гуманистическому идеалу человека и культуры. 

Машина по природе своей антигуманистична [1, с. 

48]. 

Вопросы техники перерастают в вопрос о 

бытии человека в мире. Человеческое 

существование, пребывание в мире вовсе не 

означает настильного присутствия, человек - 

онтологический кентавр, одна половина которого 

вросла в природу, а другая выходит за ее пределы, 

т.е. ей трансцендентна. Жить означает иметь дело 

351


с миром, обращаться к миру, действовать в нем, 

заботиться о нем. Жизнь тождественна 

деятельному производству, активному творчеству. 

Оно не мыслимо без технических изобретений и 

создание мира технических средств. Реализация 

человеком своего бытия в мире невозможна без 

сбережения человеком своих усилий, которое 

осуществляется человеком благодаря технике и в 

технике. Миссия техники – освобождение 

человека от его слитности с природой, от затраты 

усилий на мир технических средств [См.2, с.19- 

24]. 

Так же нельзя не отметить и такой факт, как 

взаимодействие техники и общества, т. к. по 

нашему мнению это самый ключевой этап 

понимания техники не только с точки зрения 

философии, но и просто с точки зрения человека, 

как индивидуума. 

Многие исследователи в области философии 

всерьез заинтересованы такими проблемами как 

социальные последствия технического развития, 

этические проблемы и особенности современной 

технотронной эры, формирование системы 

ценностей в индустриальном и 

постиндустриальном обществе, техническое 

образование, воспитание, взаимодействие 

общества и техники [См. 4, с. 48-62]. 

Сегодня эти проблемы затрагивают интересы 

всего человечества. Французский социолог 

Ж. Эллюль в работе «Другая революция» так 

представляет себе влияние техники на жизнь 

человека: «Мы живем в техническом и 

рационалистическом мире. Природа уже не есть 

наше животное окружение. По сути дела, среда, 

мало-помалу создающаяся вокруг нас, есть, 

прежде всего, Вселенная Машины. Техника сама 

становится средой в прямом смысле этого слова. 

Техника окружает нас как сплошной кокон без 

просветов, делающий природу совершенно 

бесполезной, покорной, вторичной, 

малозначительной. Что имеет значение – так это 

техника. Природа оказалась демонтированной 

науками и техникой, техника составила целостную 

среду обитания, внутри которой человек думает, 

живет, чувствует, приобретает опыт. Все глубокие 

впечатления получаемые им приходят от техники» 

[7, с. 149]. Определяя технику как совокупность 

методов, рационально обработанных и 

эффективных в любой области человеческой 

деятельности, Эллюль связывает технику со 

всеобщей рационализацией мира и выдвигает 

требования контроля над техническим развитием. 

Техника способна превращать средства в цель, 

стандартизировать человеческое поведение, и, как 

следствие, делает человека объектом 

«калькуляций и манипуляций» [7, с. 147-152]. 

Представляется также интересным вопрос: 

существуют ли традиции в философии техники? 

Очевидно, что ответ на этот вопрос надо дать 

положительный... и отрицательный. Само 

проведение различия между технической и 

гуманитарной философией техники является в 

некоторой степени результатом явного 

упрощения. Руководствуясь другими критериями, 

в философии техники можно было бы выделить 

столько же традиций, сколько существует 

философских школ: англо-американская 

аналитическая традиция, феноменологическая 

традиция, прагматическая, неотомистская, 

католическая, марксистская и т.д. Однако, наш 

тезис состоит в том, что любая из этих возможных 

традиций или, по меньшей мере, их отдельные 

представители, могут быть отнесены к одному из 

двух фундаментально различных подходов к 

философии техники и что такая классификация 

помогает понять технику, философию и 

отношение между ними [См. 5, с. 27-42]. 

Гуманитарная философия техники подходит к 

человеку как к наиболее фундаментальной 

проблеме, которая в принципе никогда не может 

быть решена. Отсюда все они больше ставят 

вопросы, чем их решают. Представители 

гуманитарной философии техники интересны нам, 

кроме всего прочего и потому, что выражают 

современный взгляд на технику. Это выражается, 

например, в предложенной исторической 

классификации техники. Несложно заметить, что 

принципиально взгляды авторов на проблему 

эволюции техники не различаются. Они отмечают 

тот принципиальный скачок в технике, 

произошедший при переходе от техники случая, 

эмпирической техники к тому, что Жак Эллюль 

называет «феноменом техники» [7, с. 150]. 

Хайдеггер замечает, что если раньше человек 

использовал природу, не нарушая ее 

естественного состояния, то теперь человек 

бросает ей вызов [6, с. 87]. Что касается точки 

зрения Мэмфорда, то он утверждает, что не 

материальная созидательность была главной 

движущей силой развития человечества, а 

открытие и интерпретация [3, с. 227]. 

Отметим еще одно высказывание Жака 

Эллюля: о господстве в современном обществе 

техники над капиталом [См. 7, с. 151]. На наш 

взгляд, как минимум, они существуют в тесной 

взаимосвязи, а зачастую капитал является 

направляющим и регулирующим механизмом 

техники. Это утверждение можно 

проиллюстрировать на примере сегодняшнего 

состояния нашей страны (до недавнего времени у 

нас не было устойчивого экономического 

развития – из за этого страдают и наука и 

техника). 

При написании данной статьи мы пришли к 

следующим основным выводам: 

1. Нет человека без техники. 

2. Техника крайне изменчива и нестабильна, 

поскольку всецело зависит от представлений, 

которые в каждую историческую эпоху 

352


складывались у людей относительно их 

благосостояния. 

3. Напрасны любые усилия изучать технику 

как самостоятельное образование. 

4. Самое главное, чтобы техника была во 

благо, а не во вред бытию. 

Насколько нам понятно, к техническим 

действиям относятся не те действия, где мы 

прикладываем усилия, чтобы непосредственно 

удовлетворить наши нужды – элементарные или 

избыточные. Технические действия, наоборот, 

такие, где мы прикладываем усилия, чтобы что-то 

изобрести. 

Таким образом, в результате синтеза широкого 

круга вопросов, поднимаемых как технической, 

так и гуманитарной философией техники, 

произойдет переход от обсуждения 

концептуальных различий между машинами, 

изобретениями к размышлениям об этических 

проблемах, порожденных самыми 

разнообразными специальными технологиями, о 

различных политических последствиях 

технологических решений. Часто этот упорный, 

сохраняющийся и доныне возврат к вопросам 

справедливости, добродетели, порядочности будет 

восприниматься просто как некое упрямство. Но 

если философию техники рассматривать только 

как философское осмысление идейных установок 

техники, то философия не только окажется 

оторванной от богатейшего разнообразия 

действительности, но ей придется также 

отказаться от претензии быть философией. 


1. Ламан Н.К., Корягин Н.И., Васильев В.И. и 

др. Технология – материалы – машины 

(история, современность, перспективы). – М.: 

1994. – 486 с. 

2. Митчем К. Что такое философия техники? – 

М.: Аспект-Пресс, 1995. – 149 с. 

3. Мэмфорд Л. Техника и природа человека 

//Новая технократическая волна на Западе. 

М., 1986. – С. 225-239. 

4. Степин B.C., Горохов В.Г., Розов М.А. 

Философия науки и техники: Учебное 

пособие. – М.: Контакт-Альфа, 1995. – 394 с. 

5. Философия Мартина Хайдеггера и 

современность. Сб. ст. – М.: Наука, 1991. – 

463 с. 

6. Хайдеггер М. Поворот // Новая 

технократическая волна на Западе. М., 1986. 

– С.85-93. 

7. Эллюль Ж. Другая революция//Новая 

технократическая волна на Западе. М., 1986. 

– С.147-152. 

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА 

Косовец Е.А., Молнина Е.В. 


Россия, Кемеровская область, г.Юрга, ул.Ленинградская, 26 

E-mail:rishaj19@mail.ru 

Техника и человек неразделимы. Способность 

человека делать орудия и использовать его в 

жизни общества и сделала его человеком. 

Поэтому история и философия не могут обойти 

вопроса о сущности техники, а в современном 

обществе техника по праву занимает одно из 

ведущих мест в жизни людей. Естественно, что 

феномен техники привлекал внимание философов 

еще в древности, хотя предметом 

систематического научно - философского анализа 

она стала только в самое последнее время, 

фактически в конце прошлого – начале 

нынешнего столетий. 

Долгое время само соединение слов 

философия и техника казалось 

противоестественным, поскольку первое из них 

является олицетворением теоретического 

освоения действительности, а второе – 

практического. Однако сегодня уже всем ясно, что 

без теоретических исследований невозможным 

было бы и столь бурное развитие техники в нашем 

столетии, а без философского и социологического 

осмысления феномена техники современные 

философские исследования были бы не полными. 

Философия науки и философия техники 

занимают сегодня одно из ведущих направлений в 

современной философии. Однако наука и техника 

принесли человечеству не только множество 

выгод и преимуществ, но и новые проблемы и 

даже беды, которые в свою очередь порождают 

проблемы этики ученых, их социальной 

ответственности как перед обществом и 

человечеством в целом, так и перед отдельными 

индивидами. 

Итак, что же это за слово — техника? Какова 

ее сущность, как она взаимодействует с природой, 

обществом, человеком, каковы закономерности ее 

развития, каково отношение к ней? Вопросов 

великое множество. Техника – это феномен, 

требующий длительного анализа и глубокого 

философского осмысления. 

Прогресс в сфере компьютерной техники, все 

более широкое ее использование в различных 

областях, формирование новых научных 

353


дисциплин, связанных с автоматизированной 

переработкой информации, способствуют 

осознанию новых вопросов, касающихся 

человеческого знания, роли знания в жизни 

общества, видов знания и способов его 

существования, – словом, вопросов, касающихся 

того, что может быть названо 

эпистемологическим контекстом компьютерной 

революции. Человеческая мысль, человеческое 

знание и интеллект породили технику, а техника в 

свою очередь стала преобразовывать знания, 

научные достижения в интеллект и, причём 

стремится создать искусственный, совершенный 

интеллект (парадокс), но создаст ли совершенный, 

ведь много ситуаций которые могут вызвать сбой. 

Человеческое познание, мышление, знание, 

разум в течение многих веков были предметом 

философского исследования. С появлением 

кибернетики, компьютеров и компьютерных 

систем, которые стали называть 

интеллектуальными системами (ИС), с развитием 

такого направления, как искусственный интеллект 

(ИИ), мышление, интеллект, а затем и знание 

стали предметом интереса математических и 

инженерно-технических дисциплин. Это побудило 

людей по-новому взглянуть на ряд традиционных 

теоретико-познавательных проблем, наметить 

новые пути их исследования, обратить внимание 

на многие, остававшиеся ранее в тени аспекты 

познавательной деятельности, механизмов и 

результатов познания. 

В ходе бурных дебатов 60–70-х годов на тему 

"Может ли машина мыслить?" были, по существу, 

представлены различные варианты ответа на 

вопрос о том, кто может быть субъектом 

познания: только ли человек (и, в ограниченном 

смысле, животные) или же машина может 

считаться субъектом мыслящим, обладающим 

интеллектом и, следовательно, познающим. 

Сторонники последнего варианта пытались 

сформулировать такое определение мышления, 

которое позволяло бы говорить о наличии 

мышления у машины, например мышление 

определялось как решение задач. (Нужно 

отметить, однако, что и способность 

компьютерной системы к принятию каких-либо 

решений также может быть поставлена и ставится 

под сомнение). Оппоненты сторонников 

"компьютерного мышления", напротив, 

стремились выявить такие характеристики 

мыслительной деятельности человека, которые 

никак не могут быть приписаны компьютеру, и 

отсутствие которых не позволяет говорить о 

мышлении в полном смысле этого слова. К числу 

таких характеристик относили, например, 

способность к творчеству, эмоциональность. 

Характеризуя значение аналогий между 

человеческим мышлением и компьютерной 

переработкой информации, английская 

исследовательница М. Боден пишет: "В той 

степени, в какой аналогия с компьютером может 

служить общим человеческим интересам более 

глубокого познания разума, осторожное 

использование "психологической" терминологии в 

отношении определенного типа машин должно 

скорее поощряться, чем запрещаться... Аналогии 

дают возможность не только обозначить сходные 

черты между сравниваемыми объектами, но ведут 

к обнаружению действительно важных сходств и 

различий". 

Компьютерное моделирование мышления дало 

мощный толчок исследованиям механизмов 

познавательной деятельности в рамках такого 

направления, как когнитивная психология. Здесь 

утвердилась "компьютерная метафора", 

ориентирующая на изучение познавательной 

деятельности человека по аналогии с 

переработкой информации на компьютере. 

Исследуя устройство человеческой памяти, 

например, стали различать, по аналогии с 

компьютерной системой, долгосрочную и 

оперативную (кратковременную) память. Вообще 

на этом пути были получены ценные результаты, 

обогатившие наши представления о человеческом 

мышлении и механизмах его функционирования. 

Компьютерное моделирование мышления, 

использование методов математических и 

технических наук в его исследовании породило в 

период "кибернетического бума" надежды на 

создание в скором будущем строгих теорий 

мышления, столь полно описывающих данный 

предмет, что это сделает излишними всякие 

философские спекуляции по его поводу. 

Надеждам такого рода, однако же, не суждено 

было сбыться, и сегодня мышление, будучи 

предметом изучения ряда частных наук 

(психологии, логики, искусственного интеллекта, 

когнитивной лингвистики), остается также 

притягательным объектом философских 

рассмотрений. 

В последние два десятилетия в компьютерных 

науках заметное внимание стало уделяться такому 

традиционно входившему в сферу философии 

предмету, как знание. Слово "знание" стало 

использоваться в названиях направлений и 

составляющих компьютерных систем, а также 

самих систем (системы, основанные на знаниях; 

базы знаний и банки знаний; представление, 

приобретение и использование знаний, инженерия 

знаний). Тема "компьютер и знание" стала 

предметом обсуждения и в значительно более 

широком контексте, где на первый план вышли ее 

философско - эпистемологические, социальные и 

политико-технологические аспекты. 

Создание систем искусственного интеллекта, 

является одним из ведущих направлений развития 

информационных технологий. ИИ не совершенен, 

как и сам человек, но может самообучаться под 

контролем людей. А пределы дозволенного не 

совсем далеки, человечество может быть втянуто 

354


в необратимый процесс, от которого само и 

пострадает. 

Значимость вопроса к чему может привести 

человека безудержное развитие техники настолько 

велика, что в настоящее время эта отрасль 

человеческой деятельности стала едва ли не 

главной проблемой понимания ситуации. 

Реальность техники привела к тому, что в истории 

человечества произошел невероятный перелом, 

все последствия которого не могут быть 

предвидены и которые недоступны даже самой 

пылкой фантазии, хотя мы и находимся в самом 

центре того, что конституирует механизацию и 

технизацию нашей жизни. 

Одно, во всяком случае, очевидно: техника 

только средство, сама по себе она не хороша и не 

дурна. Все зависит от того, что из нее сделает 

человек, чему она служит, в какие условия он ее 

ставит. Весь вопрос в том, что за человек 

подчинит ее себе, каким проявит он себя с ее 

помощью. Техника не зависит от того, что может 

быть ею достигнуто, в качестве самостоятельной 

сущности это бесплодная сила, парализующий по 

своим конечным результатам триумф средства над 

целью. Может ли случиться, что техника, 

оторвавшись от смысла человеческой жизни, 

превратится в средство неистового безумия 

нелюдей, или, что весь земной шар вместе со 

всеми людьми станет гигантской фабрикой, 

муравейником, который уже все поглотил, и 

теперь, производя и уничтожая, остается в этом 

вечном круговороте пустым циклом сменяющих 

друг друга, лишенных всякого смысла и 

содержания событий? Рассудок может 

конструировать такую возможность, однако, 

сознание нашей человеческой сущности будет 

твердить: «Это невозможно». 

Итак, философская проблема техники 

существует. Технику изучали многие философы, 

но только в наше время эта проблема получила 

свое наибольшее распространение. Техника, 

преобразуясь сама, преобразует и человека, 

заставляет его жить в своем бешеном темпе. 

Философская мысль должна отчетливо понимать 

весь смысл этой реальности, и от того, насколько 

правильно, осмысленно мы подойдем к решению 

этих вопросов, напрямую зависит будущее 

человечества. 

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И СОВРЕМЕННЫЕ 

ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА 

Левшин В.В. 


Россия, Кемеровская область, г.Юрга, ул.Ленинградская, 26 

Одним из результатов развития техники, когда 

человек бездумно вмешивается в девственный мир 

природы, происходят глобальные катастрофы, 

последствия некоторых из них уже на данный 

момент необратимы. Если человек вовремя 

одумается, то ещё не потеряна возможность 

решения многих экологических проблем, которые 

стали в последствии глобальными. Каждая из 

таких проблем связана с другими экологическими 

кризисами и требует срочного решения. При чём 

не нужно искать решение для одной проблемы, а 

нужно найти оптимальный вариант, по которому 

уже можно наметить план дальнейших действий 

развития техники, т.к. техника в наши дни 

является одним из источников вытеснения 

природы. В своёй статье я попытаюсь отразить и 

проанализировать глобальные экологические 

кризисы человечества и влияние техники с 

философской точки зрения. 

В современном мире понятие «техника» 

включает в себя три аспекта: 

- совокупность технических средств, т.е. 

технические устройства (артефакты) в 

материальной природе; 

- как совокупность различных видов 

технической деятельности по созданию этих 

устройств - от научно-технического 

исследования и проектирования до их 

изготовления на производстве и 

эксплуатации, от разработки отдельных 

элементов технических систем до системного 

исследования и проектирования; 

- как совокупность технических знаний. 

В философии техника является материальным 

результатом творчества человека и не только, 

например, техника освоения быстрым чтением. В 

данном понимании техника представляется в виде 

набора отработанных алгоритмовпоследовательностей, 

которые в совокупности 

даёт нам технику овладения быстрым чтением. 

Вообще, техника с греческого языка переводится 

как «мастерство». Возможно греки и имели в виду 

это понятие как вышеизложенное, но с развитием 

науки понятие «техника» расширилось. 

Сегодня при упоминании термина 

«техника» практически у каждого человека 

возникает ассоциация с вычислительными 

машинами и системами, а так же с устройствами, 

автоматизирующими ручной труд (автоматы, 

полуавтоматы, станки и т.д.), которые основаны 

на бинарной логике и электрических импульсах 

(активная техника, т.е. орудия физического и 

355


умственного труда). Но существует и другой вид 

техники – пассивная. К ней относят сооружения, 

здания, системы коммуникаций и связи. Этот вид 

техники составляет инфраструктуру общества. 

Все элементы пассивной и активной техники 

называют артефактами (искусственно сделанное). 

Сущность артефактов – соединение природного 

вещества и знания. Это очень ярко 

прослеживается на начальной стадии развития 

техники (Каменный, Железный и Бронзовый 

века), когда, имея в запасе некоторый багаж 

знаний и умений, первобытный человек сотворил 

первое орудие труда и т.д. Современный уровень 

развития техники достиг таких пределов, когда 

ведутся разработки по применению систем 

искусственного интеллекта и когда уже 

достоверно известно о том, что ведутся 

разработки «киборгов». В связи с этим возникают 

философские вопросы «творения» человека. 

Уже во второй половине 19 века людей 

начинают настораживать некоторые технические 

творения цивилизаций. Первый поезд, пароход и 

тому подобное вызывают страх у некоторых 

обывателей, а другие, в том числе и создатели 

этих артефактов, называют это «Чудом 

прогресса». Интересно, тот, кто открыл атомную 

энергию, думал ли по какому назначению это 

«Чудо-открытие» будут использовать? Любой 

артефакт может приносить как пользу так и вред. 

Поэтому ответственность надо ставить на 

создателя и того, кто и как использует артефакт. 

Философия техники зародилась в 19 веке в 

Германии после молниеностного скачка в 

развитии науки и техники. Сегодня философия 

техники ставит вопросы нравственных, 

экологических, политических и психологических 

аспектов развития техники. Прежде чем создавать 

что-то нужно взвесить все «за» и «против», т.е. 

следует ли создавать то или иное творение и к 

чему может привести то или иное открытие и по 

какому назначению его будут использовать. 

Казалось бы, нет ничего проще - 

проанализировать проблему и найти выход из 

конкретной ситуации, но с другой стороны 

сделать это сложно. 

Важен такой философский вопрос: каким бы 

мы хотели видеть этот мир и для чего мы сюда 

пришли? Очень много различных точек зрения 

философы высказывали на протяжении 

тысячелетий. Говорили, что творчество – смысл 

жизни человека, но нигде практически не 

высказывалось какого характера и к каким 

последствиям оно должно привести. Нас 6 

миллиардов человек и у каждого есть своё 

мировоззрение, миропонимание и сложить это в 

конкретные рамки практически невозможно. А 

техника – это один из результатов творчества ума 

человека. Мы опираемся на технику как на 

источник выхода из положения в таких ситуациях, 

где использование техники просто необходимо, и 

она решает поставленные перед ней задачи 

различными средствами, а человек будет ею 

управлять и следить за процессом. Интересно все 

ли люди знают, что за цифры и символы 

появляются на экране монитора при загрузке 

компьютера. Некоторым это даже и не нужно, а 

некоторые пытаются понять, с чем они имеют 

дело. В настоящее время ставят большой акцент 

на развитие техники. Учёные дают приоритет 

технике, они надеются на неё. Тем самым мы 

неживое, искусственное, неприродное 

одушевляем и делаем это Живым, т.е. мы 

присваиваем технике некоторые душевные 

качества, что само по себе абсурдно. Мы не 

задумываемся, что происходит внутри устройств, 

по каким законам они выполняют те или иные 

команды. Даже сейчас мы доверяем технике в 

создании себе подобной материи, где человек 

выступает в роли постороннего наблюдателя за 

процессом. Получается, что техника на 

сегодняшний момент может развиваться сама и 

при этом диктовать человеку условия развития, 

которые человек выполняет, боясь ошибиться 

лишний раз и сделать что-нибудь неправильно. 

Возникает ощущение управления наоборот. Перед 

нами встаёт ещё один философский вопрос: к 

каким последствиям может привести человечество 

такой род направленности? А не похоже ли это на 

воронку всё быстрее и быстрее затягивающую 

весь мир. И чем быстрее мы будем действовать 

или наоборот бездействовать, тем быстрее она 

закручивает. 

Философия ставит очень чёткую границу 

между техническим и природным мирами. Сейчас 

происходит разрушение природного мира, он 

вытесняется техническим. В природном мире 

главенствует умиротворённость, покой, 

созерцательность, сотворение, а в техническом – 

хаос, спешка, гонка, соперничество, движение и 

т.п. Не похоже ли это на Рай и Ад? И уже сейчас 

можно сделать выводы каков будет конец и куда, 

к чему прежде всего стремится человек? Мы 

пытаемся создать мир иллюзий, где техника 

позволит нам жить без забот и проблем, а сами 

этого не понимая, что это ещё одна из иллюзий и 

самообман. И на технику переносим свои 

обязанности. Техника должна помогать, а не 

заменять человека в процессе творчества. Сейчас 

же наблюдается совсем противоположное 

явление. Естественно, что природа на это 

реагирует и с немалой скоростью и 

интенсивностью: уже сегодня происходят 

природные катаклизмы, которые потрясают весь 

мир. Практически все экологические проблемы 

глобального характера стали глобальными из-за 

человека и его постоянного желания движения. 

Природа реагирует на изменения очень 

болезненно, т.к. мы только лишь с её помощью, 

т.е. изменяя её структуру, изменяем её саму 

(создание робота или получеловека-полуробота – 

356


киборга). Даже не зная того, что будет творится у 

него в голове, в мыслях, в душе (если вообще у 

него есть душа), мы уже не сможем его не создать. 

А никто не задумывался, как будет вести себя 

киборг, не будет ли исходить от него некая угроза 

для человечества? Можно представить себе с виду 

обычного человека, в внутри одни провода, 

микросхемы, работающие на электрических 

импульсах. Но почему, зная, что есть некоторая 

угроза, человек всё равно пытается сотворить это, 

не задумываясь о последствиях. Или им движет 

нечто такое, что он даже и не думает, логически 

не мыслит. Всё дело не в технике – всё дело 

именно в человеке. В современном мире нужно, 

чтобы человечество ставило акцент на 

«экологически чистую душу», только потом на 

экологические проблемы мира. Сначала нужно 

«очистить» душу, а потом переделывать мир. 

В кинематографе в фильмах катастрофах 

глобальные экологические проблемы отражены 

очень подробно. Фильмы «Титаник», 

«Послезавтра» и т.д. раскрывают эти проблемы. 

Поверхностно мыслящие люди смотрят эти 

фильмы только из-за эффектных и 

захватывающих спецэффектов. Хотя идея 

создания такого рода фильма-катастрофы остаётся 

одна – что будет, если человек сделает выбор в 

пользу развития техники, а не в пользу развития 

полноценной личности. Можно привести примеры 

из истории: Египетская и Вавилонская 

цивилизации на вершине развития вдруг 

практически прекращали своё существование. 

Почему? Общество не интересовали вопросы 

морали, нравственности. Уже далеко ходить не 

надо: катастрофы происходят уже сейчас. 

Возможно это путь к Концу Света или 

Апокалипсису? Когда природа массивной волной 

накроет все центры-очаги развития. Или техника 

станет развитой до такой степени, что человек уже 

не будет ей нужен, и она просто сотрёт его с лица 

земного. Возможно, появятся новые формы жизни 

и материи, более совершенные чем человеческая, 

которая тоже будет бороться за своё 

существование, как в своё время за это боролся и 

сам человек. И это всё не выдумка, а реальность, 

более чем настоящая. И не пора ли уже 

задуматься, а может хватит действовать бездумно 

по отношении к данной проблеме. Может пора 

оглядеться вокруг себя? Посмотрите на мир, где 

главенствует техника и где главенствует природа. 

Что является истинно важным: настоящее или 

выдуманное, искусственное, подобное природе? 

МНОЖЕСТВО КАНТОРА КАК ОБЪЕКТ ФРАКТАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ 

Нога Н.Г., Ибрагимова Н.И. 

Юргинский технологический институт (филиал) Томский политехнический 


Россия, г. Юрга, ул. Ленинградская, 26 

E-mail: nailya28@yandex.ru 

Возникновение и конституирование 

фрактальной геометрии, как одного из 

современных направлений развития 

геометрического знания, связаны с процессами 

изменения социокультурного бытия 

(информатизация и визуализация), научной 

рациональности и общей научной картины мира. 

В онтологической интерпретации геометрии 

существует направленность изменений ее 

трактовки как науки о процессах, где форма 

предмета (предмет исследования античной 

геометрии) синтезирована, неразрывно слита с 

пространством (предметом геометрии Нового 

времени) и временем как одной из доминант 

постнеклассической науки. 

В нашем исследовании интерес представляет 

один из объектов фрактальной геометрии - это 

множество Кантора. Канторово множество – это 

совершенное множество точек на прямой не 

содержащей ни одного отрезка. Конструируется 

оно следующим образом: на отрезке [0, 1] 

удаляется интервал ( 1 / 3 , 2 / 3 ), составляющий его 

среднюю треть; далее из каждого оставшегося 

отрезка [0, 1 / 3 ] и [ 2 / 3 , 1] также удаляется интервал, 

составляющий его среднюю треть; этот процесс 

удаления интервалов продолжается 

неограниченно; множество точек отрезка [0, 1], 

оставшееся после удаления всех этих интервалов, 

и называют Кантора множество. Удалённые 

интервалы называют смежными интервалами. 

Множество Кантора имеет мощность континуума. 

Кантора множество (на числовой прямой) можно 

определить арифметически как множество тех 

чисел, которые записываются с помощью 

троичных дробей вида 0, a 1 a 2 ... a n ..., где каждая из 

цифр a 1 , a 2 ,..., a n ,... равна 0 или 2. Кантора 

множество играет важную роль в различных 

вопросах математики (в топологии, теории 

функций действительного переменного). 

Георг Кантор - немецкий математик известен 

как создатель теории иррационального числа и 

теории множеств.В нашем исследовании хотелось 

бы остановиться на последнем открытии. Теория 

множеств с конца XIXи начала XXстолетия 

оказывала большое влияние на прогресс 

математикии математического анализа в 

357


частности. На её основе быстрое развитие 

получила теория функции действительного 

переменного, что позволило наиболее полно 

исследовать основные понятия и операции 

анализа: функция, производная, интеграл, 

тригонометрические ряды и многое другое. 

Данная теория нас интересует не с точки зрения её 

математической значимости, мы хотим провести 

социокультурные параллели данного открытия. И 

следуя хронологии открытия важно обратиться к 

одной из первых работ Г.Кантора «Uber eine 

Eigenschaft des Inbegriffes aller reelen algebreischen 

Zahlen» (1874) в этой работе сформулировано и 

доказано, что мощность континуума превосходит 

мощность множества алгебраических 

действительных чисел. В этой ранней теоретикомножественной 

работе терминология еще не 

имеет своего окончательного вида [1]. Кантор не 

употребляет термина «множество», «Menge» 

которое, как отмечают исследователи, 

применялось ранее в случае точечных множеств 

(1872). В данной работе используются такие 

термины как «Gesamtheit», «Inbegriff» 

(совокупность, собрание) такие термины как 

«мощность» и «счетный» появляются позже, 

соответственно в 1878 и в 1882 годах. 

Вторая статья из цикла общей теории 

множеств «Ein Beitrag zur Mannigfaltigkeitslehre» 

(1878) посвящена понятию равных и неравных 

мощностей и в ней впервые выдвигается гипотеза 

мощности континуума. Примечательнымдля нас 

здесь является то, что здесь впервые появляется 

термин «мощность» - «Machtigkeit», который 

заимствуется Кантором у Я. Штейнера, 

применившего его в том же смысле к частному 

случаю некоторого проективного соответствия. 

Между теорией множеств и проективной 

геометрией возникает интересное подобие в 

оперировании объектами, как в одной, так и в 

другой теории возможна коллинеация. Кантор 

отстаивал принятие актуальной бесконечности, 

аппелируя к святому Августину [2]. Принцип 

непрерывности одного из основоположников 

проективной геометрии Понселе позволял 

выводить ему свойства одной фигуры из другой. 

Особенно интересные результаты были получены 

при переходе от действительного к мнимому. 

Понселе было установлено, что все окружности на 

плоскости имеют две общие мнимые точки на 

бесконечности, что привело к понятию 

бесконечно удаленной прямой плоскости. 

Появление такого объекта в проективной 

геометрии говорило о безоговорочном принятии 

актуальной бесконечности. Общность основных 

свойств объектов данных теорий приводит к 

невольной аналогии между ними. Формирование и 

возникновение новых теорий в математическом 

анализе, алгебраической и проективной геометрии 

происходит в одно и то же время, примерно в 

1822-1880 годы. 

Римляне признавали, что великие имена 

появляются по ходу историине равномерно, а в 

виде своеобразных сгущений. Перефразируя 

А. Крёбера, можно сказать, что насколько 

немногочисленны одиночки – ученые «первой 

величины, стоящие вне какого-либо 

созвездия» [3]. Если мы рассматриваем время 

вцелом, не сосредотачивая внимание на 

отдельных выдающихся личностях, то возникает 

необходимость анализа характера самой 

эпохи,продуктами которой они являются. 

Чем характеризуется данная эпоха? Её вкратце 

можно назвать эпохой становления капитализма. 

К каким последствиям приводит данное 

становление? Данный период достаточно 

противоречивый, так какесли капитализм 

рассматривать как уникальное культурное 

явление, то на всём протяжении становления 

XVIII-XX вв. происходит влияние различных 

религиозных доктрин, а именно католицизма и 

протестантизма. Католицизм и протестантская 

культура - это, прежде всего противостояние 

организационных принципов – соответственно 

иерархии и общины. Любая религиозная 

доктрина, за своей культовой оболочкой скрывают 

философские споры. Католицизмодновременно 

подражает государству, и находиться с ним в 

борьбе. Протестантское же отношение к 

государству воспроизводит отношение варварских 

королей и феодалов. Европейская культура 

произвела уникальный переворот в истории 

человечества, подарив ему «капитализм» и 

«науку». С точки зрения М.Вебера в основе 

капитализма лежит бесконечное стремление к 

успеху, и оно наиболее полно проявляет 

протестантские мировоззренческие установки. 

Сутью данных идей является то, что основная 

задача человека на Земле- это продолжение 

творчества начатого Богом, когда постоянство 

успеха воспринимается как признак 

богоизбранности. Католицизм считал природу 

творением Божьим и тождественной своему 

творцу – поэтому изучение природы было одним 

из путей познания Господа. Познание 

осуществляется в свете этой концепции,как с 

помощью ощущения, так и с помощью разума 

(Р. Декарт,Лейбниц), в то время как в 

протестантской концепции материальный мир не 

соотносится с божественной субстанциейи 

познание получает чисто эмпирическую 

направленность (Дж. Локк) – что приводит к 

развитию экспериментальной науки, в частности 

механики [4]. И если с данной точки зрения 

посмотреть на развитие науки в XIX веке, акцент 

на экспериментальном знании будет 

естественным, так как это есть проявление 

протестантских мировоззренческих установок 

исследователей. Освоение мира человеком 

представляется как череда реализаций 

возможностей. Предпочтение тем или иным 

358


возможностям определяется человеческой 

культурой. Процесс познания связан с 

культивированием человеческих возможностей - в 

видении и понимании старых, в поиске и 

организации новых. В.В. Тарасенко сравнивает 

познание с фрактальным движением. «Практики 

познания - это практики блуждания, перескоков 

между различными возможностями, практики 

комбинаций, подборов новых возможностей» [5]. 

На наш взгляд как это ни парадоксально 

терминология создателя теории множеств 

перекликается с социальными процессами, 

происходящими в его эпоху, когда 

возникают«ножницы» в мировосприятии: 

стремлении к индивидуализации и одновременно 

сохранение общности, самоидентификации и 

принадлежности. Термины «Gesamtheit», 

«Inbegriff» (собрание, совокупность) «мощность» - 

«Machtigkeit» более соотносимы с социологией, 

обществоведением, тем не менее, это термины 

теории математического анализа. Мы полагаем, 

что геометризация Канторова множества, его 

графическая интерпретация во фрактальной 

геометрии раскрывает скрытый смысл, который 

изначально был заложенв данной терминологии. 

Один из объектов во фрактальной геометрии 

канторова множества именуемый канторовой или 

чертовой лестницей описывает, по словам автора, 

канторово движение - дискретное движение точки 

в момент времениt. Канторова лестница – 

неубывающая и непостоянная сингулярная 

функция (непрерывна, не дифференцируема) . 

Наличие динамики этои есть наличие процесса. 

Выше мы говорили о подобии свойств объектов 

проективной геометрии и теории множеств. 

Операциональность объектов проективной 

геометрии и геометрической теории в целом 

позволяет говорить об её процессуальности. 

Таким образом, как подобие с социальными 

объектами, так и общность свойствс 

геометрическими объектами подчеркивает 

наличие динамики в объектах теории множеств. 


1. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории 

матетматики.- М.: Наука, 1978. - 336 с. 

2. Хрестоматия по истории математики. 

Математический анализ. Теория 

вероятностей. Под ред. А.П.Юшкевича. – М.: 

Просвещение, 1977.- 224 с. 

3. Крёбер А. Стиль и цивилизация/Антология 

исследований культуры.Т.1. Интерпретация 

культуры. – СПб.: Университетская книга, 

1997.- 728 с. 

4. Бидни Д. Культурная динамикаи поиск 

истоков/Антология 

исследований 

культуры.Т.1. Интерпретация культуры. - 

СПб.: Университетская книга, 1997. - 728 с. 

5. Тарасенко В.В. Познание как фрактальное 

блуждание в мире/Философия как схематизм 

образного мышления [Электронный ресурс] – 

Режим доступа: http://e-lib.info/book 

6. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия 

природы. – Москва: Институт компьютерных 

исследований, 2002. -656 с. 

ТЕНДЕНЦИИ НАУЧНОЙ ФАНТАСТИКИ И АКТУАЛИЗАЦИЯ 

ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

Соколов А.П. 


Е-mail: iscanderaga@rambler.ru 

Научная фантастика, как жанр художественной 

литературы, в ХХ веке своим эмоциональным 

зарядом оказал огромное влияние на молодое 

поколение при выборе профессии, в стремлении 

заниматься наукой и техническим творчеством. 

Научная фантастика середины ХХ века рисовала 

картину неограниченных возможностей науки и 

формировала образ технической элиты, которая 

ответственно работает над созданием 

гуманистического будущего. В этом направлении 

работали фантасты: Герберт Уэллс и Александр 

Беляев, Станислав Лемм и Иван Ефремов. 

К сожалению, это направление научной 

фантастики примерно с 80-х годов ХХ века 

трансформировалось в показ исключительно 

негатива деятельности человека. На страницах 

научно-фантастических романов и на экранах 

кино и телевидения подавляющее положение 

заняли антиутопии. Настоящее положение в 

экранизированной научной фантастике адекватно 

отражает фильм «Матрица», тем более, что он 

подаётся как произведение, имеющее большую 

философскую глубину. Я провёл своеобразный 

социологический опрос студентов второго курса 

ИГНД ТПУ, который был проведён в виде 

микросочинение на тему целевых установок 

фильма. Опрос показал, что студенты хорошо 

разбираются в достоинствах и недостатках этого 

фильма. Суждения студентов по философски 

глубоки и даже хочется их цитировать. Данная 

статья базируется на их трактовках, поскольку к 

ним обращён фильм, и влияние таких фильмов 

отразится в ближайшем будущем. 

359


В фильме «Матрица» представлена жизнь 

фантомов. Реальная борьба заменяется борьбой 

фантомов. Проверка на жизнестойкость 

осуществляется в виртуальном мире. Например, 

по сюжету фильма, прежде чем пропустить 

главного героя Нео к прорицательнице Пифии, его 

испытывают в боевых искусствах. 

В фильме «Матрица» один из главных героев 

Морфиус излагает историю: «Людьми 

вырабатывается биоэнергия и 6300 килокалорий 

тепловой энергии, что в совокупности с 

термоядерной энергией хватает, чтобы жить 

машинам». Возможно это гротеск, но он не 

читается. 

Научную фантастику временного периода 

примерно с начала 50-х годов до конца 70-х годов 

ХХ века можно назвать «открытой». Она отражала 

настроения в обществе развитых стран. Эти 

настроения были оптимистичными, так как 

большое значение имели успехи научнотехнической 

революции. Сюжеты научнофантастических 

романов этого периода 

разворачиваются неограниченно во всех 

пространственных и временных направлениях. 

Воплощение в жизнь технических проектов ещё 

не ограничивалось осознанием конечности 

природных ресурсов. Ситуация кардинально 

изменилась примерно в начале 80-х годов ХХ 

века. Пришло осознание: конечности природных 

ресурсов, взаимозависимости людей на планете 

Земля и зависимости развития науки от психики 

людей. «Открытая» фантастика замещается 

«закрытой». Сюжеты научно-фантастических 

романов разворачиваются в ограниченном 

пространстве, за пределы Земли выходят редко и 

их часто можно охарактеризовать как антиутопии. 

Техническая сторона этих романов не развивается, 

и научную фантастику этого периода можно было 

бы назвать «психологической» фантастикой. На 

психику людей оказывает влияние спекулятивные 

теории, базирующиеся на открытиях науки. В 

частности теория большого взрыва. Эта теория 

является одним из вариантов объяснения 

«красного смещения» в спектрах удалённых 

галактик. Такого рода теории и осознание 

ограниченности природных ресурсов генерируют 

«закрытую» фантастику. В ней на смену 

художественных образов, созвучных психике 

человека, приходят «машинизированные» образы. 

Удар наносится по самому ценному – генерации 

гуманных образов. И это не безобидно, 

достаточно вспомнить «Барби эффект», суть 

которого была изложена на Всероссийской 

научно-практической конференции «PR 

Universum», проведённой в 2006 г. в Томске. 

Выброс в массовый обиход игрушек, имеющих 

«Барби форму», т.е. очень тонкую талию и бёдра, 

привело к тому, что у девочек, играющих с такими 

игрушками, чаще стала формироваться такая 

«Барби форма» тела, при которой девушки 

нормально рожать не могут. 

Осознание конечности природных ресурсов 

приводит к осознанию остроты конкуренции, 

которая решается тремя путями: первый – 

устранение конкурента; второй - поиск 

альтернативных источников энергии, ресурсов; 

третий – изменение стратегии развития 

человечества. Первый путь в логическом его 

завершении – это война, и фильм «Матрица» 

вписывается в это направление. Второй путь – это 

временное решение проблемы, т.е. откладывание 

решения в долгий ящик. Третий путь – это один из 

главных философских вопросов: какова цель 

жизни человека и человечества? Научнофантастической 

литературы, посвящённой этому 

направлению много, например, [Р. Хайнлайн. 

Чужак в чужой стране.]. К сожалению, экран 

предоставлен только апологетам первого 

направления. 

Завершающая сцена 3-го фильма «Матрица. 

Революция» очень напоминает Новый Завет – 

жертву Христа. Не понятно, что это – новое 

прочтение Нового Завета, или возвращение к 

истокам. В любом случае, это подтверждает 

стойкость, жизненность гуманных образов. 

В фильме «Матрица» пренебрегают законами 

физики и механики. Но игнорирование законов 

физики, игнорирование законов здравого смысла и 

игнорирование человеческих законов – это звенья 

одной цепи. 

ТЕХНИКА КАК ФЕНОМЕН: К ПРОБЛЕМЕ ФЕНОМЕНАЛЬНОЙ 

ДЕСКРИПЦИИ ТЕХНИКИ 

Степанов А.А., Зольникова Л.М. 

Томский государственный педагогический университет, Россия, г. Томск, пр. 

Комсомольский, 75 


Одной из общепризнанных задач философии 

техники является исследование техники как 

феномена [1]. Говоря о технике как феномене, с 

нашей точки зрения, необходимо 

дифференцировать две цели 

феноменалистического рассмотрения техники. 

Первая, традиционная для классической 

философии цель, - это отыскание 

360


трансцендентальной (в кантовском смысле) 

сущности техники. Вторая - разработка языка 

описания техники как феномена, позволяющего 

фиксировать исторические и культурные 

изменения этого феномена, а, следовательно, и 

оценивать эти изменения. 

Сравнение и оценка различных технических 

решений и изделий успешно осуществляется в 

технических дисциплинах. Однако, в них 

сравнение и оценка возможны лишь для 

однотипных технических устройств, например, 

легковых автомобилей. В этом примере четко 

фиксируется наличие специального языка, 

репрезентирующего технические параметры, 

которые могут быть сравнимы: время разгона до 

100 км/ч, мощность двигателя, расход топлива, 

грузоподъемность и т.д. Сравнивая эти 

параметры, мы можем судить о степени прогресса 

в области автомобилестроения. Проблема 

возникает тогда, когда мы пытаемся сравнить 

различные технические изделия, например, 

легковой автомобиль и электрическую лампочку. 

Общими параметрами, подлежащими сравнению, 

в данном случае оказываются отнюдь не 

технические, а, например, экономические 

показатели. Еще большие проблемы возникают 

тогда, когда мы пытаемся судить о степени 

развития всей техники в целом или 

прогнозировать такое развитие. Так, например, 

корпорация RAND опубликовала масштабное 

исследование «Глобальная Технологическая 

революция 2020» (Global Technology Revolution 

2020) [См.: 2]. Основным методом в этом 

исследовании выступил экспертный опрос. 

Конечно же, существуют и более объективные 

критерии оценки и прогнозирования научнотехнического 

развития. Наиболее 

распространенными параметрами являются доля 

ВВП, направляемая на научные исследования, 

количество полученных патентов, «индекс 

инноваций» (характеристика уровня 

взаимодействия науки и бизнеса и скорости 

внедрения научно-технических разработок в 

производство) и т.п., т.е. также не технические 

параметры. Таким образом, разработка языка, 

позволяющего сравнивать и оценивать процессы, 

происходящие в развитии техники, представляется 

актуальным и своевременным. 

Феномен техники в философии науки 

представлен двояко: как техническая среда и как 

совокупность артефактов. Поэтому, с нашей точки 

зрения, параметры, описывающие технику как 

феномен, можно разделить на две группы: 

средовые и «морфологические». К средовым 

параметрам будут относиться такие, которые 

описывают технику как недифференцированное 

целое. Так, например, к средовым параметрам 

можно отнести такие, как: 

1. Плотность технической среды (Pтс), 

описывающая количественное отношение 

технических устройств приходящегося на 

одного человека (Pтс=Nту/Nч); 

2. Распространенность технической среды, 

фиксирующая количественное отношение 

технических устройств на площадь земной 


Приведенные выше параметры описания 

феномена техники как среды можно продолжать и 

далее, но мы в настоящей статье более подробно 

остановимся на «морфологических» параметрах, 

описывающих феномен техники как совокупность 

артефактов. Основной задачей здесь является 

отыскание общих характеристик, присущих 

различным техническим устройствам. Такими, с 

нашей точки зрения, могут быть следующие 

параметры: 

1. Функциональный параметр, описывающий 

предназначение технического устройства; 

2. Субстратный параметр, призванный 

ответить на вопрос: из чего изготовлено то или 

иное техническое устройство?; 

3. Энергетический параметр, описывающий 

силы, используемые для реализации функций 

технического устройства; 

4. Структурный параметр, описывающий 

композиционную сложность технического 

устройства и количество частей, синтезированных 

в единую целостность. 

5. Информационный параметр – уровень 

знаний, необходимый для создания технического 

устройства; 

6. Социально-антропологический параметр, 

описывающий антропологические и социальные 

факторы при создании и эксплуатации 

технических систем. 

Каждый из выше указанных параметров 

должен иметь как качественную, так и 

количественную характеристики. По причине 

ограниченного объема публикации мы 

остановимся на описании двух первых 

«морфологических» параметров. 

Введение функционального параметра связано 

с пониманием техники как инструмента, 

предназначенного для выполнения какой-либо 

функции. Все функции техники, в конечном счете, 

основаны на удовлетворении биологических, 

социальных и личностных потребностей. 

Соотнесение функций техники с потребностями 

человека позволяет в качестве единиц измерения 

использовать иерархию потребностей. Наиболее 

распространенной в науке теорией иерархии 

потребностей выступает «пирамида» или 

«лестница» А. Маслоу [3]. Сам автор этой теории, 

в своих письмах отмечал, что теория, сделавшая 

его знаменитым, применима к пониманию 

потребностей человечества в целом, как 

философское обобщение. Согласно этой теории, 

все потребности делятся на пять уровней: 

физиологические потребности; потребности в 

безопасности и защищенности; потребности в 

361


принадлежности к социальной группе, 

причастности, поддержке; потребности в 

уважении и признании; потребности в 

самовыражении. 

Наиболее употребима теория Маслоу в науках 

социально-гуманитарного цикла, но, с нашей 

точки зрения, эта теория может быть 

адаптирована и для описания феномена техники. 

Развитие техники может быть представлено, с 

одной стороны, как процесс последовательного 

прохождения ступеней «лестницы» потребностей, 

- с другой стороны, - как процесс увеличения 

полифункциональности технических устройств. 

Современные технические изделия удовлетворяют 

потребности нескольких уровней одновременно. 

Например, сотовый телефон может служить не 

только средством связи, но и выступать символом 

принадлежности человека к той или иной 

социальной группе. 

Фиксация материала, из которого изготовлено 

техническое устройство, восходит к древнейшим 

временам. Еще в Древней Греции существовали 

представления о золотом, каменном, бронзовом, 

железном веках. В этих понятиях акцент делался 

не только на преимущественный материал 

изготовления технического устройства, но и на 

различия в социокультурных формах бытия в 

целом. Значим анализ материала артефактов и для 

наук о человеке и культуре, например, для 

археологии. Подобный анализ позволяет 

фиксировать временные и пространственные 

характеристики, а также степень 

технологического развития той или иной 


Если обратиться к чисто технологическому 

аспекту, наиболее важному в 

феноменалистическом подходе, то можно 

обнаружить, что на первый план выходит не 

столько сам материал изготовления, сколько 

степень, глубина и способы его переработки. 

Кости, камень, древесина и другие природные 

(естественные) материалы используются в 

современных технических устройствах. Все 

искусственные материалы, используемые в 

технике, создаются на основе естественных, 

поэтому, для философии техники наиболее 

значимы «глубина» их обработки. Эту «глубину» 

можно обозначить степенью воздействия человека 

на структуру вещества: элементарная частица, 

атом, молекула, макротело. Первоначальные 

технические устройства создавались на основе 

естественных тел макромира, путем изменения их 

формы и искусственных композиций, т.е. 

сочетаний тел, выполненных из различных 

материалов (лук, копье, топор и т.д.). Следующий 

качественный этап развития субстратного 

параметра техники связан с вторжением 

технической деятельности на молекулярный 

уровень. Этот уровень начинается с появления 

примитивной металлургии и заканчивается 

современным химическим производством. 

Вторжение человека на атомарный уровень еще 

только начинается и связан, с так называемыми, 

нанотехнологими. 

Для более точного измерения «глубины» 

субстратного параметра феномена техники можно 

использовать количественную размерность мира, 

по данным современной науки, лежащей в 

интервале от 10 -33 см до 10 28 см. В настоящее 

время существуют классификации, соотносящие 

качественный и количественные уровни 

организации вещества [См., например: 4]. 

Количественная характеристика субстратного 

параметра должна позволить описать прогресс 

техники не только на различных качественных 

уровнях, но и на одном. Детальный анализ 

развития техники с использованием этого 

параметра, по нашему мнению, может принести 

очень многое в понимание этого процесса. 

Заканчивая описание двух первых 

«морфологических» параметров техники как 

феномена, отметим, что выделенные 

характеристики техники соответствуют заданным 

в начале статьи условиям: являются атрибутивно 

техническими свойствами, могут быть применены 

к любому техническому устройству, носят 

объективный характер, предусматривают 

количественную оценку. 


1. Степин В. С., Горохов В. Г., Розов М. А. 

Философия науки и техники: Учеб. пособие. - 

М.: Контакт-Альфа, 1995.- 384 с. 

2. http://humanities.edu.ru/2020.html 

3. Maslow A.H. Motivation and Personality (2nd 

ed.). New York: Harper and Row, 1970. 

4. Сухонос С.И. Структура устойчивых уровней 

организации материального мира // 

Современные проблемы изучения и 

сохранения биосферы. СПб., 1992. Т. I. С. 33– 

35. 

362


ДИЗАЙН КАК КОНСТАТАЦИЯ СМЕРТИ ВЕЩИ 

Сурина Т.В. 

Томский институт бизнеса, Россия, г.Томск, ул.Источная, 42 

E-mail: elenes@mail.ru 

Дизайн как отражение современной реальности 

в ее сложном эстетическом ракурсе, показывает 

нам ее основную черту, а именно химеричность 

или мертвость. Мертвость как закрытость от 

жизни, в эстетическом выступает отчетливее и 

нагляднее чем в других областях человеческой 

культуры. В качестве своеобразного знака эпохи, 

дизайн наглядно демонстрирует нам смерть вещи, 

доискаться до сути которой пытался еще сам 

Платон. Обращение к сущности созданного, а 

также изготовленного человеком предмета, 

прослеживается на протяжении всей истории 

философии, начиная от Платона и заканчивая 

М.Хайдеггером. Речь идет о почти мистической 

«чашечности» чаши, для созерцания которой 

нужны не телесные очи, а достаточность ума. 

Сегодня мы можем наблюдать следующее: 

дизайн как феномен современной культуры, 

предлагает нам вещь, утратившую свое основное 

качество – быть именно вещью, лишившуюся 

своей так называемой «чашечности». В 

классическую пору, любая вещь воспринимаемая 

чувственно, несла за внешним обликом свою 

сущность, которая фиксировалась словом, – 

именем вещи. Вещь, созданная человеком, 

обрастала неким смысловым полем, 

наполняющим ее сущностью. То есть процесс 

изготовления вещи, включал одним из 

наиважнейших этапов в ее создании, процесс ее 

смыслоозначивания, который в период 

античности приобрел значение Poiesis. Это 

изначальная и фундаментальная ступень любого 

творчества, создания вещи. Она заключает в себе 

озарение и схватывание смысла, на котором в 

дальнейшем надстраивается представление 

художественного произведения, то есть его 

мысленное воспроизведение (Mimesis) и умение 

воплотить его, то есть завершить (Techne). 

Каждая созданная человеком вещь 

приобретала значение не сама по себе, а своим 

«назначением», смыслом. Это назначение вещам 

приписывал не сам человек, но само Бытие. Бытие 

само открывалось в вещах, с помощью Poiesis. То 

есть Бытие через акт Poiesis назначало смысл 

вещи, ее «чашечность». В античной философии 

Poiesis осуществил переход от небытия к Бытию, 

к присутствию. Он явился особым путем 

вхождения в Бытие. Poiesis по Платону – это все 

что вызывает переход из небытия в Бытие. Это 

необходимое условие для воплощения эйдоса 

вещи в самой вещи. Платон заключил в данное 

понятие особый путь создания вещи, наряду с 

путем ее рождения. Его мысль, спустя 

тысячелетия подхватывает М.Хайдеггер, и вновь 

вводит широкое понятие Poiesis, которое 

включает в себя естественное и искусственное 

создание. Созданность, как реализация Poiesis, и 

заключает в себе Бытие. Но таковую созданность 

М.Хайдеггер категорично отличал от 

изготовленности – Techne. 

Значение слова «Поэзис» универсально. Оно 

охватывает собой космическое творчество, как 

абсолютную возможность бытия вещи, ее 

раскрытия. Началом его выступает движущее 

непрерывное становление бытия, которое задает 

направленность любому созиданию. Понятие 

«Поэзис» отразило в сознании Античности суть 

космогонического деяния, направленного на 

внесение гармонии в хаос, с помощью отведения 

каждому элементу структуры, своего места – 

смысла и назначения. Это смыслоназначение 

выступило в качестве поименования сущности 

вещи как вещи. 

Дизайн в данном случае выступает тем, что, по 

сути, обратно Поэзису как раскрытию бытия, 

становясь Антипоэзисом – закрытием Бытия для 

человека и человеком. Антипоэзис приобретает 

качества опустошения смысла вещи, лишения ее 

внутренней сущности, что влечет к производству 

им «мертвых предметов». И здесь мы видим 

принципиальную разницу между вещью, 

созданную Поэзисом, и предметом, 

изготовленным Антипоэзисом. «Мертвый 

предмет» – это предмет, утративший качества 

своей сущности. Это облик неподлинного бытия. 

Чаша, стилизованная в дизайне под классическую 

вещь, уже не есть сама чаша. Ее «чашечность» 

исчезла, «умерла», оставив лишь призрак чаши. 

Чаша вырывается дизайном из контекста Бытия, 

ее сущность утрачивается. Чаша «умирает» в 

своем качестве «быть чашей», становясь просто 

предметом. Вместо самой чаши мы видим лишь 

материальную предметную сторону, некий 

предмет. Предмет, в его понимании 

М.Хайдеггером, является неподлинной вещью. 

Это вещь, лишенная своей вещности, 

«чашечности», своей самостоятельности. Предмет 

всегда выступает предметом чего-то. Предмет 

здесь то, что предстоит перед глазами человека, 

находится в интерьере. Так чаша, утратившая 

свою «чашечность», становится предметом 

интерьера. Характеристики вещи, чаша может 

получить лишь в том случае, если она обретает 

свою сущность, свой смысл, становится 

согласованной лишь ей предназначенной 

сущности, обретает в понятиях М.Хайдеггера свое 

«самостояние». Самостоянием является то, на что 

нацелено ее создание, цель акта Поэзиса. Поэзис 

создает «чашечность» чаши. Но изготовленность, 

созданность чаши человеком не составляет 

363


собственно сути чаши, насколько она как чаша 

есть. Как приводит пример М.Хайдеггер: «Чаша 

ведь не потому емкость, что изготовлена, а чаша 

должна быть изготовлена, потому, что она 

емкость» [1]. Таким образом, создание ее 

человеком, дает чаше войти в ее собственное 

существо, свой эйдос, который никогда не 

создается одним изготовлением. Высвобожденный 

Поэзисом эйдос чаши, дает чаше 

самостоятельность и сущность – быть емкостью. 

И эта емкость становится чашей. Она становится, 

обретает свое бытие, облекаясь пустотой и 

овладевая Ничто, для того чтобы вмещать в него, 

– облекается своей «чашечностью», становясь 

чашей. 

Дизайн одним из первых подошел к 

уничтожению сущности вещи. Он уничтожил 

«чашечность» чаши, лишив ее самостоятельного 

существования, существования, согласного 

своему смыслу. М.Хайдеггер повторяет вопрос 

Платона: «В чем заключается чашечность чаши?». 

И сам отвечает: «В поднесении. В одарении 

содержимым». «Чашечность» чаши 

осуществляется в поднесении налитого в нее. 

Лишившись своего основного качества – быть 

поднесенной, чаша утрачивает свою 

«чашечность», сущность, становится мертвой и 

закрытой для бытия и от Бытия. Чаша 

становиться неким фантомом, который 

«преподносится» дизайнером. Дизайнер 

воображает чашу, лишая ее бытийного смысла, ее 

сущности. Фантом вещи является нам в дизайне, 

но его сущность скрывается, вещественность 

выдается им за сущность, образуя призрак вещи, 

симулякру. В дизайне вещь теряет свою 

идентичность, становясь «цитатой» некогда 

бывшей чаши. Цитируя и фрагментаризируя вещи 

по своему усмотрению, дизайн создает свою 

реальность – некое «артбытие», мир декораций, 

виртуальный «текст», в котором вместо вещей 

обитают знаки утраченных вещей. 

Это связано с тем, что дизайн, в своем 

процессе изготовления вещи, сознательно отходит 

от фундаментального принципа творчества – 

Поэзиса, необходимого при создании вещи, 

пропуская этот этап смыслообразования. 

Изготовление в дизайне начинается всегда с 

Мимезиса – представления и воображения 

предмета, воплощаемого, затем технически. Таким 

образом, дизайн констатирует смерть вещи как 

лишение бытия своей истинности, то есть 

полноты своего постоянного становления в 

открывании себя через сущность окружающего. 

Дизайн обнаруживает невозможность 

окружающих нас вещей открыться в соответствии 

со своей заданностью и сущностью. Он 

демонстрирует нам неполное, а значит, 

неподлинное бытие, результат деятельности 

человека, который назван М.Хайдеггером 

«уверенным в себе самозаконодательством». 

Дизайн демонстрирует «подражание» творчеству, 

также как произведенный им предмет вещи, как 

небытие Бытию. 

Понятие самотворчества и 

самозаконодательства 

Н.А.Павленко 

расшифровывает в качестве «нарушения 

заданности», влекущей к абсурдности бытия [2]. 

Дизайн в качестве «мира декораций» порывает 

связь с естественным, настоящим и подлинным 

миром. Мир перестает быть космосом. В нем 

смыслоназначение, телеологичность «места» 

теряет смысл, так как всякое «тело» в дизайне не 

стремится в свое «естественное место». Поэзис 

заменяется Антипоэзисом. Поэзис «открывает», 

Антипоэзис в дизайне «изобретает» нечто взамен 

того, что от него скрывается. Поэзис называет 

сущность вещи, утверждая ее бытие, дизайн 

лишает вещь ее сущности, нивелируя ее имя. 

Смерть вещи в дизайне констатирует также 

смерть имени вещи – означения сущности вещи. В 

нем вещь не поддается своему определению через 

предметность. В дизайне существо предмета не 

дает о себе знать. То есть ему не дают слова, так 

как «мертвая вещь» не может даже явиться мысли 

в качестве вещи. Технэ репрезентирует 

глобальное движение истирания означающего, что 

обращает вещь в нечто несуществующее. 

Существование вещи лишается своего смысла, 

становясь знаком, а знак в свою очередь лишается 

своего реального существования. Знак как 

модификация присутствия вещи изначально 

помечен к истиранию. 

Из искусства, философии, культуры в целом 

выхолащивается спонтанное, метафизическое 

содержание. В них первичным становится если не 

Технэ, то, во всяком случае, Мимезис. И дизайн, 

выступает наглядным представлением этого 

процесса. Мертвая вещь, репрезентируемая 

дизайном, в понятиях Х.Ортеги-и-Гассета – 

«удушенная жертва», явилась новой эстетической 

реальностью. В дизайне такой «удушенной 

жертвой» стала вещь как событийная реальность, 

некое со-бытие вещи и человека в мире, – 

человеческий космос. Человеческий космос, 

оформленный вещами, где каждый предмет уже 

не пребывает в состоянии самоценной 

наличности, перестал согревать человека, по 

словам О.Мандельштама «тончайшим 

телеологическим теплом», близким самому 

человеку. Его окружение лишилось смысла, мир 

превратился в чужой и враждебный, хотя отлично 

и технично декорированный. Статус подлинности 

Бытия практически утрачен. 


1. Хайдеггер М. Работы и размышления разных 

лет / Вещь, - М.: Гнозис, 1993.- 333 с. 

2. Павленко А.Н. Нефела // Человек №3, 1993. – 

С. 39-49. 

364


ТЕХНИКА В МУЗЫКАЛЬНОЙ КУЛЬТУРНОЙ КОММУНИКАЦИИ 

Сыпченко В.В., Сысоева Л.С. 

Томская государственная филармония 

Томский государственный педагогический университет 

E-mail: vasvit@mail.tomsknet.ru; sysojeva@mail.ru 

Крупные научно-технические достижения 

второй половины XX века внесли новые 

артефакты в развитие массовой культуры. Это 

касается не только кинематографа, но, прежде 

всего, такой сферы массовой культуры, какой 

является эстрадная музыка и песня, наиболее 

понятная и доступная всем слоям населения, в 

отличие от классической музыки. Эта сфера 

превратилась у нас в России в шоу-бизнес, а не в 

искусство. Дельцы шоу-бизнеса в погоне за 

зрителем, приносящим им коммерческий успех, 

стремятся максимально использовать различные 

научно-технические достижения. 

Традиционную коммуникативную схему 

автор-исполнитель-слушатель в массовой 

музыкальной культуре дополняет немаловажное 

звено – технический специалист. Это 

профессиональные 

звукорежиссеры, 

звукооператоры и другие специалисты по звукосветотехнике. 

Эффективность их деятельности 

зависит от уровня качества, возможностей 

соответствующих технических средств. 

Следовательно, и разработчики, и 

производители различных приборов, устройств 

включаются опосредованно в этот 

коммуникативный слой. Но создаются ситуации, 

когда из классической коммуникативной триады 

«выпадает» звено- исполнитель. Как отмечает Т.В. 

Чередниченко, «электронная композиция… не 

нуждается в исполнителях (их заменяет 

синтезатор и магнитофонная плёнка). Так что 

автор в электронной эстетике берет на себя роль 

«всей» музыки»[5,ч. II, с.141]. 

В основных звеньях коммуникативного 

процесса техника выполняет свои функции. В 

творческом процессе автора (композитора) 

участие технических средств способствовало 

созданию принципиально новых жанров 

музыкального искусства:различных направлений 

рок-музыки, техно-музыки и др. 

Появление новых электромузыкальных 

инструментов (синтезатор, разновидности 

электрогитар и др.) позволило авторам 

использовать новые тембровые окраски, обновить 

способы использования музыкальных параметров. 

Например, Д.А.Леонтьев и Ю.А.Волкова 

отмечают, что «максимальная громкость, 

обращающая на себя внимание в рок-музыке,… – 

этопринципиально иной, по сравнению с 

традиционным, способ использования данного 

музыкального параметра. Громкость как бы 

сообщает всякому моменту звучания 

максимальную полноту бытия....,создает 

«звуковую завесу», способствующую сплочению 

слушателей в образовавшемся «акустическом 

убежище»[2,с.115-117]. 

Специальные 

компьютерные программы вообще способныво 

многом заменить автора. Создателю музыкального 

произведения достаточно придумать 

незатейливую, легко воспринимающуюся 

мелодию, выбратьжелаемый стиль, темп, 

инструментарий, и через некоторое время машина 

способна выдать продукт, который впоследствии 

может стать шлягером. На российской эстраде 

таких примеров достаточное количество. Конечно, 

профессиональному музыканту будет сразу же 

слышна примитивность гармонии, ритма, но ведь 

для создания шлягера нет необходимости в 

изысканности стиля: чем проще, тем понятнее 

массам. Однако здесь возникает проблема 

взаимоотношения «технического» и «духовного» 

в процессе музыкального творчества. 

Творческое наитие, озарение уступает место 

технологической разработке или, по крайней мере, 

оказывается зависимым от неё. Ещё на заре эпохи 

электронной музыки «синтезатор позволил 

автору-творцу рассчитывать не только ряд высот и 

длительностей, но элементы этого ряда - звуки. В 

соответствии с общим расчетом параметров 

сочинения рассчитываются характеристики 

звуков, из которых оно состоит (частота, спектр, 

тембр)» [5,ч II, с. 141]. Более того, по единой 

числовой сетке могут быть вычислены не только 

форматы звуковысот и тембров, но даже звуки 

речевой артикуляции для вокальноинструментального 

произведения. 

Также существуют программы, облегчающие 

автору процесс графического оформления 

музыкальной мысли (партитуры для больших и 

малых инструментальныхи вокальных составов, 

персональные партии для исполнителей). 

Для исполнителя произведений массовой 

музыкальной культуры развитие современных 

технологий даёт преимущественно 

положительные результаты.Во-первых, развитие 

теле-радиоиндустрии позволят артисту довольно 

быстро стать популярным, «раскрутиться», 

(видеоклипы со всевозможными эффектами на 

TV, звукозаписывающая индустрия – миллионные 

тиражи аудиокассет и дисков). Всё это высоко 

развитые технологии, развивающиеся и 

обновляющиеся с неимоверной скоростью. Вовторых, 

использование современной 

звуковоспроизводящей, световой аппаратуры на 

концертах усиливает эффективность механизмов 

воздействия на слушателя. Однако существенны и 

365


негативные процессы в культурной 

коммуникации. Зависимость успеха от качества 

технической оснастки,а не только (порой и не 

столько) от личного творческого дарования 

исполнителя, «профанация» исполнительского 

искусства: исполнение под фонограмму, создание 

сценического образа под «чужой голос», а с 

развитием компьютерных технологий появились 

программы, позволяющие корректировать чистоту 

интонаций исполнителя, что позволило появиться 

на эстраде безголосым «вокалистам». 

«Они поют «прямым» плоским звуком. Как 

правило, в верхнем регистре – тонкими, 

плаксивыми, сиротскими голосами, как будто все 

они из одного приюта. Среднего и нижнего 

регистра у них нет вовсе. О какой красоте и 

богатстве голоса можно вообще говорить? За 

микрофон такие «певцы» держатся, как за 

спасительную соломинку: его облизывают и 

обсасывают, готовы запихнуть себе в пищевод» - 

пишет профессиональная певица Нина Чигодаева 

в «Литературной газете»[6,с.6]. 

Отсюда попытки законодательной борьбы с 

«фанерой». Но совершенствование технических 

средств позволяет максимально приблизить 

исполнение под фонограмму к «живому звуку». 

Например, Лев Лещенко как исполнитель 

обращает внимание на то, что иной раз, благодаря 

хорошей звуковоспроизводящей аппаратуре, бэквокалистки 

его группы не понимают, поёт он 

«живьём» или под «фанеру». 

Существенную роль технические средства 

играют и для слушателя в процессе культурной 

коммуникации. При непосредственном контакте с 

исполнителем на концерте усиливается 

эффективность зрелищно-коммуникативного 

механизма воздействия на него. Индустрия 

звукозаписи, телекоммуникация, компьютерные 

технологии максимально повышают доступность 

артефактов музыкальной культуры, способствуют 

расширению освоенного культурного 

пространства. Однако неизбежность массового 

тиражирования и распространения явлений 

«псевдокультуры» наряду с качественным 

«продуктом» ведёт к воспитанию «дурного» 

вкуса. Также формируется «перекос» в структуре 

интересов к художественной культуре в 

сторонупопулярной музыки, о чём 

свидетельствуют 

экспериментальные 

исследования музыкальных предпочтений. 

Например, А.Н.Малюков отмечает, что у 

подростков предпочтения распределяются 

следующим образом: поп-музыка, шоу-группы, 

диско – 43 из 43 опрошенных, видеоклипы – 40, 

театр – 27, литература – 28 [3,с.204-205]. По 

нашим наблюдениям музыкальные предпочтения 

студентов распределяются так: рок и поп-музыка 

– 92 из 100 опрошенных,джаз, авторская песня, 

классическая – 8 . 

Социальные психологи и музыковеды 

отмечают негативное психофизиологическое 

воздействие на слушателя звукоусиления. Т.В. 

Чередниченко пишет, что электроусиленная 

ударная установка « так вбивает ритмический 

пульс в слух, что даже когда ударные 

отключаются от звучания, мы продолжаем их 

слышать»[5,ч.I,с. 182].Известный немецкий 

психолог и психотерапевт Г.-Г.Декер-Фойгт также 

обращает внимание на то, что «при сочетании в 

музыке интенсивной ритмизации и громкости 

звука более чем 65 децибел, наша вегетативная 

нервная система непременно отреагирует на 

раздражитель, причём независимо от этических и 

эстетических 

установок….Комбинации 

определённыхритмов и большой громкости 

звучания воздействуют на ту область нашего 

мозга, которая отвечает за наше восприятие 

внешней информации и снижает порог 

чувствительности» [1,с.35-37]. Этим психолог 

объясняет ненормальное воздействие на 

слушателей тех произведений рока, которые 

перегружены громким звучанием ударных 

инструментов, и способность рока ввести массы в 

состояние, аналогичное наркотическому дурману. 

Техническая оснащенность массовой 

музыкальной культуры привела к определенной 

поляризации форм и способов культурной 

коммуникации. С одной стороны, к углублению 

«интимизации», которая заключается в 

индивидуальном культурном общении и в 

непосредственности культурных контактов: 

пользование аудио- видеотехникой в домашних 

условиях и др. С другой стороны, - к 

максимальному расширению массовости актов 

культурной коммуникации: концерты на 

многотысячных стадионах, вбольших концертных 

залах и т.п., где происходит заражение общими 

эмоциями, настроениями, порывами разнородной 

«толпы» слушателей-зрителей. 

Реальность культурного бытия показывает, 

что современная массовая музыкальная 

коммуникация невозможна без применения 

современных технических средств, 

однаконеобходима оптимизация технической и 

духовной составляющих, так как, согласно 

воззрениям Бердяева, «без техники невозможна 

культура, но окончательная победа техники в 

культуре повлечет культуру к гибели». 


1. Г.-Г.Декер-Фойгт. Введение в 

музыкотерапию. СПб.: Питер, 2003. 

2. Леонтьев Д.А., Волкова Ю.А. Рок-музыка: 

социальные функции и психологические 

механизмы восприятия//Искусство в 

контексте информационной культуры. 

М.,1997. Вып. 4. С. 115-131. 

366


3. Малюков А.Н. Психология переживания и 

художественное развитие личности. Дубна: 

Феникс,1999. 

4. Тодорова Л. Новейшая техника и экспорт 

американской культуры// США: экономика, 

политика, идеология. 1987. №2. 

5. Чередниченко. Т.В. Музыка в истории 

культуры ч.I-II. Долгопрудный: Аллегро- 

Пресс,1994. 

6. Чигодаева Н. Пятая точка шоу-бизнеса // 

Литературная газета. 2007. 24 – 30 января. 

ФИЛОСОФИЯ О СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ КАК ТЕСТИРОВАНИИ 

ЧЕЛОВЕЧЕСТВА НА СОВМЕСТИМОСТЬ С ПРИРОДОЙ 

Хмель Ю.Ю., Полещук Л.Г. 

Юргинский технологический институт(филиал)Томского политехнического 

института 

Россия, г. Юрга, ул. Московская, 17 

E-mail: WWW.rambler.ru@kgoutitpu 

Человечеству удалось за короткий срок 

создать искусственный ландшафт, преобразуя 

природу вокруг и внутри себя. Но действительно 

ли сила знания, воплощенная в технике сделала 

его сильнее? Быстрое развитие техники, начиная с 

XIX века, кардинально меняет в лучшую сторону 

условия жизни рядового человека. Активно 

расширяется общественная арена его 

деятельности. Но эту ситуацию Ортега-и-Гассет 

определил как восстание масс, которое изменило 

цивилизацию и грозит разрушением ее тонкого 

слоя, впадением человечества в варварство[1]. 

Воплотившаяся в науке и технике и ставшая 

основой благополучного существования 

массового количества людей рациональность 

внушает полную уверенность в дальнейшем 

неистовом и неограниченном росте возможностей 

среднего человека. ««Человек-масса», потерявший 

прежнюю, столь привычную и не замечаемую им 

само собой разумеющуюся культуру, – делает 

вывод Г. В. Драч в своем исследовании работ 

Ортеги, – новой культуры, требующей постоянной 

рефлексии и огромной внутренней работы, не 

приобрел»[2, с.45]. 

Что же потеряно в процессе создания 

прикладной науки и мира техники из прежних 

культурных значений, обеспечивавших 

стабильное процветание обществу? Какого 

значимого природного качества лишилось 

человечество в ходе научно-технической 

революции? 

Такой онтологический фактор мы вправе 

искать в философских трудах античности – 

родине европейского рационализма. Тем более, 

что проблема революции сознания тогда была 

также весьма актуальной (в связи с 

необходимостью перехода античного полиса от 

военных добродетелей к мирным). В работах 

античных философов Г. В. Драч находит 

называние этому фактору – «айдос», то есть, стыд 

и порицание со стороны других. Именно они 

возвращают «поведение героев к норме, 

обеспечивая рациональную устроенность мира»[2, 

с.47]. 

Стыд и совесть сегодня не определяют 

социальный выбор массового человека. Но 

почему еще в середине ХХ века в безнадежной 

ситуации говорили с упреком: «ни стыда, ни 

совести», а не наоборот? Ни потому ли, что 

подразумевали: если нет даже совести, не говоря 

уж о том, что нет стыда, то дальше спрашивать не 

о чем. Вероятно, «чтобы человек испытал стыд, 

мало позорить его; нужно еще, чтобы у него была 

совесть, честь, которую он боится потерять, иначе 

и позор ничего не даст. Стыд и позор испытывает 

лишь тот, у кого есть совесть»[3, с.250]. 

Почему апелляция к совести сегодня не просто 

старомодна, но служит своего рода 

доказательством беспомощности оппонента? 

Почему совесть и стыд перестали жечь, грызть, 

жалить? Что выдвигается взамен в качестве 

стабилизирующих общество ценностей? 

Для формирования полноценного механизма 

действия чувства стыда, а затем и совести, нужен 

определенный промежуток времени, заданный 

природой психики человека. Но удовольствие, 

которое впоследствии получал человек, 

поступивший «по совести», «как должно», с 

лихвой компенсировало усилия, затраченные на 

совершение действия. 

Однако, сегодня посредством техники средний 

человек может получать различного рода 

удовольствия, не слишком затрачивая усилия. 

Более того, важнейшим источником удовольствия 

(а значит – потребностью) становится сама 

экономия времени – залог успеха человека 

техногенной цивилизации. Не секрет, что сегодня 

в спешке, пренебрегая законами бытия, 

выбираются те технологии, которые гарантируют 

успех немедленно, уже сейчас. Это касается 

любых форм деятельности современного среднего 

человека, в том числе педагогической 

деятельности по воспитанию совести и чувства 

стыда. 

367


Таким образом, стыд и совесть стоят на пути 

получения удовольствия от экономии времени, 

потому они отбрасываются как архаичные, 

отжившие, доставляющие отрицательные эмоции. 

Так, например, в своем исследовании С. Л. 

Соловейчик предлагает задуматься: рядовой ли 

является задача провести беседу с детьми на 

интимную тему? С одной стороны, сообщая 

научные, крайне полезные сведения мы 

оберегаем их от опасностей. С другой, снижаем 

остроту стыда, и вред от беседы превосходит 

пользу от полученных знаний[3]. Однако, как 

показывает жизнь, практическая педагогика, 

торопясь (как бы не опоздать!), бестрепетно 

выбирает быстрый путь широкой, громогласной 

пропаганды через СМИ медицинских средств 

защиты здоровья тела, т.е. защиты видимого, мало 

заботясь о сокрытом: здоровье души. 

«Охранять стыд, как охраняют природные 

ценности, – вот что мы должны делать для 

воспитания совести. …Мы слишком верим в силу 

знаний и не понимаем, что во многих случаях 

человека может удержать от дурных поступков 

именно стыд, а не знание, и что всякое знание, 

умаляющее стыд, вредно»[3, с.252], – вывод 

неизбежный для человечества в ситуации 

апокалиптического выбора. 

Таящиеся в технике наряду с конструктивными 

разрушительные потенции должны увеличивать 

ответственность человека. Насколько природа 

уязвима - обнаруживается во всех проявлениях 

экологического кризиса. Но какой должна быть 

эта ответственность? 

Ханс Ленк, анализируя в своем труде идеи 

Ханса Йонаса, пишет: «Принцип 

ответственности» говорит о родовой 

ответственности человека за биосферу, жизненное 

пространство Земли, а также о коллективной 

ответственности сообществ ученых»[4, с.88]. Но 

вместе с тем не решенным остается вопрос: 

может ли быть возложена ответственность за 

последствия при разработке сложных систем на 

одного единственного человека или мы должны 

разрабатывать совершенно новую, отличную от 

индивидуалистической, социальную этику?[4] 

Одним словом, возможна ли коллективная 

ответственность? Один из вариантов ответа таков: 

«Каждый несет совместную ответственность 

сообразно занимаемому им в стратегической 

шкале месту в сфере влияния и действия в 

силовых и знаниевых взаимосвязях системы, 

особенно в зависимости от того, в какой мере он 

может чинить препятствия системе, ее 

сохранности, притом активно или из-за своей 

невнимательности, или бездействия»[4, с.90-91]. 

Вместе с тем, анализируя многочисленные 

определения коллективной ответственности, 

невозможно обойти вопрос о ее связи с 

действиями индивида, а значит с совестью и 

другими личностными характеристиками. 

Другими словами, необходима консолидация в 

объединении уникального культурноисторического 

опыта Европы, Запада, азиатских 

стран, России, в частности, в обращении к 

совести, стыду, размеренности как к 

коллективному генетическому коду гражданской 

добродетели, которые могут способствовать 

предотвращению разрушительных начал 

технологической цивилизации. Это означает, в 

свою очередь, что экзистенциальный тест на 

выживаемость в естественном природном облике, 

заданный техникой человечеству, будет успешно 

пройден. 


1. Ортега-и-Гассет Х. Восстание 

масс//Эстетика, 

философия, 

культура.М.,1991. С.318. 

2. Драч Г. В. Культура и разум: конвергенция 

или дивергенция?// Вопросы философии.- 

2003.- №8.- С.37-48. 

3. Соловейчик С. Л. Педагогика для всех: Книга 

для будущих родителей.- М.: Дет. Лит., 

1987.- 367 с. 

4. Ленк Х. Размышления о современной 

технике/Пер с нем. Под ред. В. С. Степина.- 

М.: Аспект Пресс, 1996.- 183 с. 

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЛОСОФСКОЙ КАРТИНЫ МИРА В КОНТЕКСТЕ 

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ 

Сысоева Л.С., Храмцова П.В. 

Томский государственный педагогический университет, Россия, г.Томск, 

Комсомольский проспект, 75 

Tomskmediagrupp 

E-mail: sysojeva@mail.ru, polina_hr@mail.ru 

Термин «картина мира» используется в 

различных смыслах. В мировоззренческом смысле 

– это образ мира, модель мира, видение мира. 

Первый этап становления и функционирования 

научно-философской картины мира связан со 

становлением в культуре Нового времени 

механической картины мира как единой, т. е. 

общенаучной, естественнонаучной и 

368


общеобъяснительной, и получившей название 

классической механической картины мира 

(ньютоновской). Мир классической физики – мир 

атемпоральный, лишенный времени. Такой мир, 

если он сотворен, должен быть сотворен «единым 

махом».Таким образом, основной миф, на котором 

строилась механистическая картина, можно 

рассматривать как результат сложившегося в 

конце средних веков особого комплекса условий 

резонанса и взаимного усиления экономических, 

политических, социальных, религиозных, 

философских и технических факторов (И.Р. 

Пригожин, И. Стенгерс, Порядок из хаоса, 

М.,1986.С. 97). 

С признанием законов Ньютона природа 

становится законопослушной, покорной и 

предсказуемой, вместо того, чтобы быть 

хаотичной, нерегулируемой и непредсказуемой. 

Это не значит, что классическая картина 

полностью не состоятельна. Классическая физика 

и поныне остается своего рода естественной 

точкой отсчета. Как описание 

детерминированных, обратимых, статичных 

траекторий ньютоновская динамика и поныне 

образует центральное ядро всей физики. Еще в 

конце XIX века необратимость связывали с 

трением, вязкостью, теплопроводностью. 

Необратимость была первопричиной потерь и 

непроизводительных расходов энергии. Сколько 

было попыток создать вечный двигатель- 

Perpetuum mobile. Ныне мы понимаем, почему 

первый синтез, достигнутый наукой и техникой, 

не мог быть полным. Описываемые классической 

динамикой силы взаимодействия не могут 

объяснить сложное и необратимое поведение 

материи. Теперь нам известно, что природа 

отнюдь не «комфортабельна» и «согласована» 

таким образом, как полагали прежде. Уже в конце 

XIX века на микроскопическом уровне законы 

классической механики уступили место 

квантовой. Квантовая механика (волновая) 

описывает движение микрообъектов как 

вероятностное движение в стохастических 

объектах. В ХХ веке произошел переход от 

классической механики к квантовомеханической 

и вероятностной картине мира. 

Таким образом, на смену ньютоновской 

физике пришла релятивистская, основанная на 

теории относительности А. Эйнштейна. 

Необратимость и случайность рассматриваются 

теперь не как исключение, а как общее правило. 

Классическая наука простого пассивного мира 

уступила место другой, более глубокой, и развита 

далее. 

Современная физическая теория, созлающая 

новую объяснительную картину мира – это 

теория неравновесных систем, получившая 

название синергетики (автор термина – Г. 

Хакен). Диссиметрия обусловлена единичным 

событием, случайным образом отдавшим 

предпочтение одному из 2-х возможных исходов. 

После того, как выбор произведен, в дело вступает 

автокаталитический процесс и левосторонняя 

структура порождает левосторонние структуры. 

Этим сильно неравновесная область отличается от 

равновесности, где для перехода от одной 

структуры к другой требуются сильные 

возмущения или изменения граничных условий 

(Пригожин И.Р., Стенгерс И. Там же. С.222). 

Переход к вероятностному состоянию 

сопровождается введением новых сущностей. Поиному 

раскрывается 2-е начало термодинамики. 

Раньше оно толковалось однозначно как переход, 

эволюция от порядка к хаосу, энтропии – к 

состоянию более вероятному, хаосу, 

дезорганизации как наиболее свойственного 

системам Вселенной (отсюда возникла и теория 

тепловой смерти Вселенной). Теперь эволюция к 

хаосу может быть понята иначе: сильно 

неравновесные (неупорядоченные) системы могут 

породить порядок из хаоса. Источником этого 

порядка является именно неравновесность, она 

есть тот механизм, который создает порядок из 

хаоса. 

Синергетика пришла к открытию новых 

фундаментальных свойств вещества в условиях 

сильного отклонения от равновесия; в ней 

исследуются явления в точке неустойчивости и 

определяется та новая структура, которая 

возникает за порогом неустойчивости. 

Необходимым условием реализации 

самоорганизационных процессов упорядочения 

неравновесной системы является ее незамкнутость 

по отношению к внешней среде. Явления 

самоорганизации в данном случае связаны с 

падением энтропии, возникают когерентные 

(согласованные) отношения. Вдали от равновесия 

каждая часть системы видит всю систему 

целиком. Можно сказать, что в равновесии 

материя слепа, а вне равновесия «прозревает». 

Представленное Г. Хакеном название новой науки 

«синергетика» обусловлено тем обстоятельством, 

что здесь в основе самоорганизации лежит 

«совместное действие многих подсистем, в 

результате чего на макроскопическом уровне 

возникает новая структура и соответствующее ей 

функционирование. Переработка энергии на 

микроскопическом уровне приводит в конце 

концов к упорядоченности на макроуровне, т.е. 

возникает порядок из хаоса. Синергетика вводит в 

число новых фундаментальных категорий «хаос», 

«хаосмос», хаотической динамики. Хаос или 

энтропия при определенных условиях становятся 

прародителями порядка. Хаос выступает в 

качестве физического обеспечения 

неравновесности, т.е. как фактор 

самоорганизации. Хаос на микроуровне – это не 

фактор разрушения, а сила, выводящая на 

тенденцию самоструктурирования нелинейной 

среды. (Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов). 

369


Хаотические частицы чувствуют время, 

распознают информацию, различают прошлое и 

будущее, правую и левую стороны. Космология 

рассматривает теперь все мироздание как 

беспорядочную среду, в которой 

выкристаллизовывается порядок. Ее основное 

свойство – нелинейность, а нелинейность… имеет 

более чем один тип решения. Эта теория делает 

фундаментальным статус случайности (И.Р. 

Пригожин). Если в рамках линейной парадигмы 

случайностью можно было пренебречь, то в 

рамках анализа нелинейных систем именно 

случайные флуктуации (отклонения) оказываются 

одним из решающих факторов эволюции. Отсюда 

идея многовариативности путей эволюции, идея 

выбора, идея необратимости эволюции. 

Синергетика рассматривает самоорганизующуюся 

систему как специфический вероятностный по 

своей природе объект. Фундаментальным 

механизмом, обеспечивающим реализацию 

нелинейного развития выступает в синергетике 

бифуркация. Критическое состояние выбора 

называется точкой бифуркации. Она имеет форму 

вилки. Бифуркация – это выбор системой 

решения, иногда выстраивающейся в целый веер 

бифуркационных точек. Согласно Н.Н. Моиееву, 

стохастичность (вероятность) мира вкупе с 

существованием бифуркационных механизмов 

определяет непредсказуемость эволюции и ее 

необратимость, а следовательно, необратимость 

времени. Слабые флуктуации здесь могут 

приводить к сильным отклонениям. Например, в 

фильме Дэвида Кронеберга «Муха» в опыте 

телепартации муха внесла грандиозные изменения 

в тело, а затем и в судьбу человека. Порядок через 

флуктуации открывает перед нами неустойчивый 

мир, в котором малые причины порождают 

большие следствия. Эволюция в этом контексте 

интерпретируется как процесс последовательных 

бифуркационных переходов, в рамках которых, по 

выражению Тоффлера, «случайность возникает 

вновь и вновь как феникс из пепла». Мир порядка 

из хаоса, из флуктуаций не подчиняется законам 

линейной причинности, но этот мир не 

произволен и его нельзя толковать как мир, в 

котором «Бог играет в кости». Синергетическая 

парадигма меняет не только философскую 

картину мира, но и создает представление о новых 

возможностях использования современной 

техники, возникшей на базе новых наук. Атомная 

техника, компьютерные глобальные сети, 

нанотехнологии, генная инженерия и другие 

составляющие Hi-Tech могут задать эволюции 

такие направления, которые не прогнозировались 

даже никакими фантастами. В этом отношении 

«Футурологический конгресс» С. Лемма уже 

собственно не является футурологическим, а 

«Кысь» Т. Толстой – лишь один из утопических 

вариантов человеческого развития после атомной 

катастрофы. Более технологизированной 

антигуманной утопией является проект 

уничтожения Зиона (еще не кибергизированного 

пространства обычных людей в фильме 

«Матрица». Пока что непревзойденным научнофантастическим 

вариантом неразгаданных 

бифуркаций остаются «Марсианские хроники» 

Рея Бредбери и переставшие уже быть 

фантастическими флуктуации, нарисованные им 

же в рассказе «И грянет гром». 

Синергетическая парадигма применяется и к 

социальным процессам. Так, А. Тоффлер 

рассматривает кризис индустриального общества 

как точку бифуркации, ведущую к переходу в 

информационное общество. 

В соответствии с новой философской картиной 

мира мы должны отыскивать узкую тропинку, 

затерявшуюся между 2-мя концепциями, каждая 

из которых приводит к отчуждению: концепцией 

мира, управляемого законами, не оставляющим 

места для новаций и созидания, и концепцией, 

символизируемой Богом, играющим в кости, 

концепцией абсурдного, акаузального мира, в 

котором ничего нельзя понять. Реальный мир 

управляется не детерминистическими законами и 

не абсолютной случайностью. В промежуточном 

описании физические законы приводят к новой 

форме познаваемости, выражаемой невидимыми 

вероятностными представлениями (см. Пригожин 

И.Р., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.,2001, с. 

223, 224). 

370


КРУГЛЫЙ СТОЛ 

“ПРОБЛЕМЫ 

ОРГАНИЗАЦИИ 

НАУЧНО- 

ТЕХНИЧЕСКОГО 

ТВОРЧЕСТВА 

МОЛОДЕЖИ”


СПОСОБЫ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА К 

НАУЧНОМУ РУКОВОДСТВУ В ВЕДЕНИИ НИРС 

Голунов А.В. 

Омский государственный технический университет, Россия, г. Омск, пр. Мира 11 

E-mail: Sasha_Golunov@mail.ru 

Рассматривая структуру образовательного 

процесса. Можно сделать вывод о прогрессивном 

развитии системы НИРС в ВУЗах Омска и Омской 

области. В рамках этой системы задействована не 

одна одна тысяча студентов и молодых ученых. 

Данная система позволяет раскрыть способности 

студентов в более широком диапазоне, чем 

обычная образовательная программа. 

В рамках этой системы проводятся различного 

рода конференции, заседания круглых столов, 

тематические выставки. Результатом этих 

мероприятий являются не редко открытия 

отраслевого и меж отраслевого значения. Этот 

факт подтверждает наличие конференций, в 

результате которых труды студентов и молодых 

ученых становятся собственностью организаторов 

этих мероприятий. Следовательно, есть 

безусловная практическая польза в этих 

материалах. 

Несмотря на такое оптимистическое начало, в 

рамках системы НИРС есть много вопросов, 

которые требуют скорейшего разрешения. В 

Омском государственном техническом 

университете система НИРС довольно развита и 

функционирует с большим успехом. Но, несмотря 

на это не многие студенты могут вести вне 

учебную научную деятельность в рамках этой 

системы, в более широком диапазоне, чем это 

предусматривает учебный план. 

Все дело в том, что не каждый студент может 

развить свои навыки и умения в нужном 

направлении. Более того, не каждый студент 

сможет организовать свою внеучебную научную 

деятельность, особенно если данный студент 

обучается на первых курсах ВУЗа. В этом 

заключается задача научного руководителя – 

правильно организовать, упорядочить и направить 

деятельность студента для достижения 

намеченных результатов. 

Привести студента в систему НИРС – это 

основная задача научного руководителя. Учебный 

план предусматривает ведение УНИРС, 

достаточно в узких рамках. Развитие УНИРС 

способствует дифференцированная аттестация 

этого предмета, что, несомненно, в некотором 

роде даже заставляет развивать студента в себе 

исследовательские навыки. Осуществляется это на 

основании успехов и достижений студента в 

учебном процессе. Конечно, студенту, успехи 

которого вряд ли можно назвать 

удовлетворительными будет по силам ведение 

научной деятельности. Выбрать лучшего среди 

равных, это и есть основная задача научного 

руководителя. 

Выбор студента в пользу научной 

деятельности во время учебного процесса может 

сыграть не маловажную роль в его последующей 

жизни. Студент, имеющий навык ведения научноисследовательского 

труда позволит оставить за 

ним право выбора в пользу либо 

производственной, либо академической и 

педагогической деятельности. 

К глубокому сожалению не каждый 

преподаватель имеет возможность, а чаще и 

желание браться за научное руководство в 

процессе образования студента. Как правило, 

научное руководство имеет место только при 

написании дипломного проекта. Научное 

руководство в процессе обучения не привлекает 

преподавательский состав. Все дело в том, что 

данная область деятельности преподавателей 

ничем не стимулируется и в связи с этим не 

многие решаются за это, безусловно, важное и 

необходимое дело. 

В таком случае развитие исследовательских 

навыков студента осуществляется в результате 

привлечения студентов младших курсов к 

выполнению дипломного проектирования 

выпускников ВУЗов. Это, безусловно, сыграет 

свою роль для студента, как в более четком 

понимании специальности, так и в дальнейшем 

изучении специальных дисциплин. Но в 

дальнейшем развитие студента не должно 

останавливаться. 

Развитие системы НИР влечет за собой 

получение специалистов более высокого уровня. 

Исходя из этого заинтересованность, как 

предприятий, так и преподавателей очевидна. 

Заинтересованность предприятий в 

квалифицированных кадрах проявляется в 

основном нежеланием трудоустройства молодых 

специалистов, вместо того чтобы развивать и 

воспитывать те самые кадры по своим 

требованиям. Эта политика вполне ясна, не 

каждое предприятие может вкладывать средства в 

развитие специальностей, развитие которых 

поможет в дальнейшем оснастить их производство 

квалифицированными, уже имеющими опыт, 

молодыми инженерами. Такое капиталовложение 

под силу только крупным предприятиям. Так 

ежегодно проводится Итальянский конкурс, 

организованный Институтом Внешней Торговли 

Италии и Итальянской Ассоциацией 

производителей автоматических машин для 

расфасовки и упаковки. Работы, присланные 

372

Секция 13: Круглый стол “Проблемы организации научно-технического творчества молодежи” 

студентами на этот конкурс, рецензируются 

представителями отрасли как российской, так и 

итальянской стороны. После подведения 

результатов, «десятка» лучших получает 

возможность ознакомиться с новейшими 

разработками в отрасли на предприятиях Италии. 

Преподаватели, под руководством которых были 

проведены исследования, в этой области, также 

имеют возможность ознакомиться вместе со 

своими студентами с новейшими принципами 

построения оборудования и новыми 

технологиями. 

Воспитание в студентах исследовательских 

качеств, преподавателями ВУЗов не только 

открывает двери перед соискателями наград на 

студенческих конференциях, но и несет 

положительный эффект для научных 

руководителей. Стимулирование этой стороны 

является, пожалуй, основой в успехе НИР. 

Заинтересованность руководителя в успехе 

является неотъемлемой частью ведения НИРС. 

Научное руководство влечет за собой получение 

денежных премий, как на уровне кафедр, так и на 

уровне городских, областных отделов народного 

образования. Данная деятельность отмечается 

присуждением правительственных наград за 

развитие студенческой науки, которая выражается 

в денежном эквиваленте и конечно же придает ее 

обладателю бесспорный авторитет, как среди 

коллег, так и среди студентов. Подобное 

поощрение имеет место в случае удачного и 

качественного исполнения работ, представления 

работ на тематических конференциях, выставках 

студенческих работ, а также наличия наград 

полученных в результате успешного 

представления конечных итогов проведенных 


Исходя из изложенного выше, можно сделать 

вывод об обоюдовыгодном значении НИРС как 

для одной, так и для другой стороны. С одной 

стороны это повышение квалификации и своего 

преподавательского статуса, с другой менее 

облачная карьера и возможность успешно 

построить свою профессиональную деятельность. 

ОПЫТ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО 

ТВОРЧЕСТВА СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ 

ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 

Евдокимов А.О., Гринберг Г.М. 

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика 

М.Ф. Решетнева (СибГАУ), г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский 

рабочий», 31 

Научно-техническое творчество студентов 

технических вузов проявляется в виде их научноисследовательской 

деятельности (НИД) - одной из 

форм самовыражения личности студента, его 

стремления к жизненному самоутверждению, 

развития творческих способностей, 

самостоятельности, умения разбираться в потоках 

информации, отбирать и перерабатывать нужную. 

Важнейшими особенностями научной 

деятельности студента являются: подчинённость 

её целей учебным целям. Отмечая значимость для 

государства НИД студентов, Федеральная 

программа развития образования констатирует, 

что значение такой деятельности предопределено 

не только непосредственной заинтересованностью 

государства в использовании новых научных 

результатов в тех или иных отраслях экономики, 

но и тем, что без участия в научно - 

исследовательской работе субъектов 

образовательного процесса не может 

осуществляться и подготовка специалистов. 

Исходя из этого, одной из задач достижения целей 

Программы стало развитие системы научного и 

технического творчества обучающихся. 

Большое значение имеет НИД студентов и в 

аспекте совершенствования методики 

преподавания, необходимости увеличения доли 

самостоятельной работы студентов, которая по 

своему характеру является в значительной 

степени исследовательской. Опыт показывает, что 

удельный вес такой работы должен быть тем 

больше, чем выше ступень образования. 

Одновременно с увеличением объема 

самостоятельной работы происходит и 

усложнение ее форм от самых простых - 

выполнения индивидуальных заданий и написания 

рефератов, до более сложных на старших курсах - 

участия в выполнении конкретных научных 

исследований. Выполнение научноисследовательских 

работ (НИР) студентами во 

внеурочное время является высшей формой их 

самостоятельной работы [1]. 

Согласно сформулированным целям можно 

очертить основные задачи организации и развития 

системы НИД студентов: создание 

организационно-методических и материальнотехнических 

условий и предпосылок для 

реализации НИД студентов; осуществление 

органичного единства их обучения и подготовки к 

творческому, научному труду путем интеграции 

учебных занятий и НИР студентов; вовлечение 

студентов в процессе обучения в научное решение 

373


производственных, экономических и социальных 

задач, обучение их на практике применять и 

использовать полученные инженерные знания; 

формирование и развития у студентов навыков и 

умений инженерной деятельности и научных 


Наиболее полно обозначенным задачам 

отвечает интегрированная система обучения 

(ИСО), ранее известная как система завод-втуз. 

ИСО подразумевает реализацию 

профессионального целевого практикоориентированного 

непрерывного образования, 

подкрепленного социально - экономическим 

заказом со стороны базовых предприятий. В ходе 

обучения студентов в заводе-втузе широко 

используются традиционные педагогические 

методы. Однако имеются и особенности - особая 

форма обучения - инженерно-производственная 

подготовка (ИПП), которая обеспечивает 

ознакомление студентов с основным работами и 

специальностями на производстве, а также 

получение ими практических навыков в сфере 

инженерно-производственной деятельности. 

НИР студентов является непременной 

составной частью учебного процесса в условиях 

ИСО, основным методом апробирования 

полученных знаний, условием приобретения 

навыков научно-исследовательской работы. ИСО 

предполагает участие студентов в научноисследовательских 

разработках вуза и базового 

предприятия, в изобретательской и 

рационализаторской работе, в научных 

конференциях. Поэтому элементы НИР 

используются в курсовом и дипломном 

проектировании, которые, как правило, имеют 

практическую направленность, в процессе ИПП. 

Непосредственное участие в практических 

работах базового предприятия расширяет научную 

и прикладную компетенцию студентов. 

Исходя из задач ИПП, была определена ее 

организация в СибГАУ. При общем сроке 

обучения, составлявшем 5 лет 10 месяцев, период 

трудовой деятельности, которая для всех 

студентов в обязательном порядке проходила на 

базовых предприятиях - Научнопроизводственном 

предприятии прикладной 

механики (НПО ПМ) и ФГУП Красноярский 

машиностроительный завод, составлял половину 

этого срока. Негативные тенденции последнего 

времени в организации ИПП, связанные с 

экономической обстановкой в стране, привели к 

уменьшению почти в три раза этого времени. 

Кроме того, произошло уменьшение числа 

рабочих мест, предоставляемых для прохождения 

ИПП на базовых предприятиях. Все это сказались, 

в частности, на уровне функциональных знаний 

выпускаемых специалистов, что было определено 

в ходе проведенного кафедрой систем 

автоматического управления (САУ) 

анкетирования. Если по оценкам экспертов 

уровень технических знаний выпускников 

кафедры САУ сохранился на довольно высоком 

уровне в 80 баллов из 100, то уровень 

функциональных знаний оценен в 75 баллов [2]. 

Возникло противоречие между 

потенциальными возможностями ИСО и реально 

складывающейся практикой обучения студентов 

по этой системе,. для преодоления которого на 

кафедре САУ апробируются и внедряются 

передовые формы и современные технологии 

обучения, влияющие на его качество и 

результативность подготовки специалистов. 

Среди этих методов в настоящее время 

наблюдается значительный интерес к методу 

проектного обучения. Некоторый опыт 

применения метода проектного обучения на 

кафедре САУ показал, что наиболее высокий 

педагогический эффект получается в случае 

участия в проекте всего коллектива выпускающей 

кафедры с привлечением ведущих специалистов 

базовых предприятий. Студенты, имеющие опыт 

работы в рамках проекта: - эффективнее 

используют полученные знания для решения 

стоящих перед ними задач; способны 

самостоятельно осваивать и использовать 

необходимые для них средства, готовы и в 

состоянии самообучаться; осознают, что именно 

они знают и умеют и готовы поделиться этими 

знаниями с коллегами; умеют сотрудничать, легче 

организовывают свою деятельность в коллективе, 

лучше понимают проблемы, возникающие в ходе 

коллективной работы [3]. 

В качестве примера проектного обучения 

студентов на кафедре САУ можно привести 

структуру (рис. 1) той части проекта, 

осуществляемого СибГАУ по разработке 

студенческого спутника, в которой принимает 

участие кафедра САУ. Кафедра САУ отвечает за 

разработку трех систем спутника - системы 

электропитания, системы управления ориентацией 

и бортового управляющего комплекса. В ходе 

работы над проектом задействованы студенты III- 

VI курсов. Привлекаемые к разработкам студенты 

выполняют по ряду дисциплин курсовые проекты 

и работы, тематически связанные с проектом. 

Кроме того, студенты выполняют дипломные 

проекты по разработке элементов систем 

студенческого спутника. 

374


СТУДЕНЧЕСКИЙ СПУТНИК 

Система 

электропитания 

Система управления 

ориентацией спутника 

Бортовой управляющий 

комплекс спутника 

НПО ПМ 

КАФЕДРА САУ 

Филиал кафедры 

САУ в НПО ПМ 

Аспиранты 

Студенты - 

дипломники 

Студенты - 

участники проекта 

Рис. 1. Структура проекта по разработке студенческого спутника 

Метод проектов может применяться не только 

как технология имитации ИПП, но и для 

реализации ИПП, когда студенты для ее 

прохождения направляются в лаборатории 

кафедры. Подготовка студентов в этом случае 

проводится в виде учебного проекта, как 

определенным образом организованная 

целенаправленная практическая деятельность этих 

студентов по решению учебно-методических и 

научно-исследовательских задач вуза и 

производственных задач базового предприятия. 

Для решения последних могут создаваться группы 

из студентов, проходящих ИПП на кафедре и 

базовом предприятии. 


1. Балашов, В.В. и др. Организация научноисследовательской 

деятельности студентов в 

вузах России: Монография. В 2-х частях. 

Часть первая. Основные предпосылки 

организации и развития научноисследовательской 


вузах [Текст] / В.В. Балашов, Г.В. Лагунов, 

И.В. Малюгина и др. ГУУ. -М., 2001. -209 с. 

2. Гринберг, Г.М. Проблемы современной 

интегрированной системы обучения [Текст] / 

Г.М. Гринберг, М.В. Лукьяненко, В.П. 

Назаров, В.А. Сорокин, Н.П. Чурляева. // 

Инновационные технологии организации 

обучения в техническом вузе: на пути к 

новому качеству образования: Материалы II 

международной научно-методической 

конференции. Пенза: ПГУАС, 2006. –Ч.1. С. 

214-219. 

3. Лукьяненко, М.В. Проектное обучение в 

техническом вузе [Текст] / М.В. Лукьяненко, 

Г.М. Гринберг, Н.И. Пак Проблемы 

повышения качества подготовки 

специалистов: науч.-метод. сборник. - Сиб. 

гос.аэрокосмич. ун-т. -Вып. 3. - Красноярск, 

2006. -328 с. 

ВЛИЯНИЕ КРАЕВЕДЕНИЯ НА АКТИВИЗАЗИЮ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ 

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ (ИЗ 

ОПЫТА РАБОТЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И СТУДЕНТОВ ЮТИ ТПУ) 

Епифанцев К.В., Соловенко И.С. 

Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического 

университета, Россия, Кемеровская область, город Юрга, ул. Ленинградская, 26 

E-mail: igs-71@rambler.ru 

Использование краеведческого материала явно 

повышает популярность инженерной 

деятельности. А, следовательно, в целом 

увеличивается интерес к техническим наукам. 

Город Юрга Кемеровской области более полувека 

считается городом машиностроителей. Кроме 

того, в нашем городе имеются и другие крупные 

промышленные объекты. Поэтому среди жителей 

г. Юрги много прославленных инженеров. 

Необходимо признать, что, фактически, 

молодёжь, которая приходит в вузы Кемеровской 

области не обладает элементарными знаниями по 

истории родного края. 

С целью ликвидации вышеуказанного пробела, 

в рамках работы кафедры гуманитарного 

образования Юргинского технологического 

института (филиал) Томского политехнического 

университета на протяжении последних двух лет 

375


ведётся преподавание элективного курса «История 

Кузбасса» и активно внедряется такое 

направление научно-исследовательской 

деятельности студентов как краеведение [1]. 

Основополагающую роль в пропаганде 

краеведческих знаний, несомненно, играет 

элективный курс «История Кузбасса». Данную 

дисциплину уже третий год подряд изучают 

студенты всех специальностей, по которым идёт 

подготовка в нашем вузе. Техническая 

направленность специальностей определяет 

специфику разработки рабочей программы по 

данному курсу, что нашло своё отражение не 

только в содержании лекционных, практических и 

самостоятельных занятий, но в формах и методах 

преподавания. Только таким образом можно 

максимально заинтересовать будущих 

специалистов в изучении этой исторической 

дисциплины. Так как основная масса студентов 

института ориентируется на применение в 

дальнейшем своих сил в экономической сфере (в 

первую очередь нашего края), большой удельный 

вес в общем объёме отведённых на дисциплину 

часов занимают те, что посвящены социальноэкономическому 

развитию Кузбасса (11 из 14 тем 

лекционных занятий имеют прямое отношение к 

проблемам экономической сферы). Например, на 

лекциях и семинарах со студентами групп, 

приобретающих специальность «Технология 

обслуживания и ремонта машин в 

агропромышленном комплексе» больше внимания 

уделяется вопросам развития сельского хозяйства 

региона. Будущие агроинженеры из курса узнают, 

когда появились первые скотоводы и земледельцы 

на территории Кузбасса. 

Краеведение как форма организации научноисследовательской 

работы студентов имеет ряд 

особенностей, которые делают её весьма 

привлекательной. 

Во-первых, преподавательская деятельность 

показывает, что среди студентов интерес к 

местной истории, как правило, выражен сильнее, 

нежели к общероссийской. Во-вторых, у 

студентов появляется больше возможности 

открыть новое, малоизученное в какой-либо сфере 

общественной жизни пусть и на местном уровне, а 

не заниматься реферированием уже известного. В- 

третьих, работы краеведческого характера имеют 

более широкий спектр использования (например, 

публикация в периодической печати). В- 

четвёртых, студенты, выбирая в основном темы 

связанные с их профессиональной деятельностью, 

получают более глубокие знания по выбранной 

специальности, а также о возможностях будущей 

трудовой деятельности [2]. 

Краеведение становится увлекательнее, если 

имеются единомышленники. Поэтому данную 

форму научно-исследовательской деятельности 

студентов желательно развивать в их тесном 

взаимодействии друг с другом. Стабильная работа 

преподавателя в этом направлении подсказывает 

необходимость организации такой эффективной 

формы организации как научное студенческое 

общество. Преподаватели ЮТИ ТПУ всё чаще и 

чаще прибегают к использованию краеведческого 

материала, так как студенты живо реагируют на 

информацию о тех учёных-инженерах, которые 

живут рядом с нами и о которых они зачастую 

мало знают. Во многом этому способствует и 

развитие самого краеведения как отрасли 

исторического знания. На гуманитарных секциях 

конференций ЮТИ ТПУ регулярно озвучиваются 

темы, посвящённые юргинским учёныминженерам. 

Когда студент рассказывает о таких 

людях, он воспитывает в себе и в слушателях 

идеал учёного-инженера. Тем более за примерами 

далеко ходить не надо. 

Так, на последней конференции ЮТИ ТПУ 

была представлена работа студента третьего курса 

Епифанцева Кирилла «Физик и лирик А.М. 

Апасов». В этом докладе была освещена вся 

жизнь учёного, начиная с детства и до 

сегодняшних дней. Особенно много внимания 

было уделено его трудовой биографии, много лет 

отданной Юргинскому машзаводу. Так, например, 

из работы К. Епифанцева следовало, что 

Александр Михайлович начинает заниматься 

вопросами обеспечения надёжности и 

технической диагностики изделий 

металлургического и машиностроительного 

производства. Работая с Госзаказами, А.М. Апасов 

разрабатывает принципиально новый активный 

способ диагностики изделий в реальном масштабе 

времени. Экономический эффект, полученный от 

внедрённых А.М. Апасовым разработок при 

выполнении Госзаказов СССР, составил свыше 50 

млн. рублей по текущему курсу. За достижения в 

области машиностроения он стал Лауреатом 

премии «Молодость Юрмаша». За время работы 

им зарегистрировано четыре авторских 

свидетельства и один патент, кроме того, среди 

авторских свидетельств имеется также один 

именной – «Способ А.М. Апасова исследования 

трещинообразования». Его выступления 

заслушивались на двадцати международных 

конференциях, в том числе и за рубежом. Часть 

работ опубликована в Голландии, США 

(некоторые из них находятся в библиотеке 

Конгресса), на Кубе. Знакомо с работами учёного 

и Лондонское Королевское общество. А в январе 

2006 года ему были вручены диплом и серебряная 

медаль Кембриджского университета. За особые 

достижения в области исследования явления 

акустической эмиссии кандидат технических наук, 

доцент ЮТИ ТПУ А.М. Апасов англичанами 

удостоен звания «Выдающийся учёный XXI века». 

Чуть позже ему была вручена статуэтка «Золотого 

Оскара». Чем не пример для любого студента, 

мечтающего стать инженером? 

376


В 2005 году на научно-практической 

конференции ЮТИ ТПУ был представлен доклад 

Епифанцева К. ещё об одном уникальном юргинце 

– доценте ЮТИ ТПУ Борисе Фёдоровиче Лелюхе. 

Инженер-конструктор Б.Ф. Лелюх внес весомый 

вклад в развитие науки и техники Юргинского 

машиностроительного завода. В докладе К. 

Епифанцева указывается, что учёным разработаны 

интересные изобретения в медицине, а также в 

области сопротивления материалов. Борис 

Фёдорович добился серьёзных изобретений в 

авиации: «Самолет для кругосветного 

беспосадочного перелета без дозаправки в 

воздухе» - патент № 2104226. Благодаря его 

авиаконструкторской деятельности, к которой он 

привлекал сначала единомышленников – 

заводчан, а потом и школьников старших классов, 

некоторые жители нашего неавиационного города 

смогли овладеть техникой управления самолетом, 

а кое-кто навсегда связал свою жизнь с авиацией. 

Б.Ф. Лелюхом полностью сконструированы, 

построены и испытаны 13 летательных аппаратов 

различных классов. А ведь большинство 

студентов института и не подозревали об этом. 

Не менее интересным на выше упомянутой 

конференции был доклад о Юрии Михайловиче 

Бубенщикове, доценте кафедры сварочного 

производства ЮТИ ТПУ. Данная работа была 

представлена студентом четвёртого курса 

кафедры сварки Михаилом Васильевым. В 

докладе была представлена профессия военного 

инженера, долгое время работавшего на благо 

Министерства обороны СССР. Михаил сумел 

убедить молодых слушателей, что инженер, как 

гражданский, так и военный, должен быть 

человеком высокоинтеллектуальным и 

интеллигентным, отслужившим в армии, 

занимающийся спортом. 

В настоящее время К. Епифанцевым готовится 

очень интересный доклад об изобретателе 

ветряных мельниц, который жил в первой 

половине XX века рядом с Юргой, в селе 

Поломошное. 

Нужно отметить, что каждый из 

перечисленных докладов не просто сухо 

озвучивается, а иллюстрируется посредством 

слайдов на видеопроекторе. 

Таким образом, краеведение имеет 

значительный учебно-воспитательный потенциал 

не только в гуманитарных, но и технических 

вузах. 


1. Соловенко И.С. Краеведение как форма 

организации научно-исследовательской 

работы студентов. ХII Международная 

научно-практическая 

конференция 

студентов, аспирантов и молодых ученых 

«Современные техника и технологии», 27 – 

31 марта 2006 г. Труды в 2-х т. – Томск: 

Изд-во Томского политехн. ун-та, 2006 – Т.2. 

– 517 с. С. 507. 

2. Соловенко И.С., Кулакова Ю.Ю. 

Краеведческая работа в системе высшего 

профессионального образования (из опыта 

работы кафедры гуманитарного образования 

ЮТИ ТПУ) // Российские модели 

образования и их интеграция в мировое 

образовательное пространство: прошлое и 

настоящее: Труды IV Всероссийской научнопрактической 

конференции с 

международным участием. – ЮТИ ТПУ, 

Юрга: Изд. ТПУ, 2006. – С. 222. 

ОЦЕНКА РАБОТЫ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ТОМСКОГО 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА (ТПУ) ПО ОРГАНИЗАЦИИ И 

ПРОВЕДЕНИЮ I ТУРА ВСЕРОССИЙСКОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ ОЛИМПИАДЫ 

(ВСО) 2005-2006 УЧ.Г. 

Космынина Н.М. 


E-mail: kosm_nm@tpu.ru 

Одной из составляющих программы 

подготовки кадров высшей квалификации в ТПУ 

является вовлечение студентов в олимпиадное 

движение. Качественное проведение 

университетского тура (I тура ВСО) возможно 

при финансовом, ресурсном, методическом 

обеспечении его со стороны руководства ТПУ, а 

также выполнении ряда требований со стороны 

организаторов олимпиад подразделений 

университета. В докладе проведен анализ 

университетского тура с точки зрения его 

организации, и на этой основе определены места 

подразделений. Автор доклада являлся ученым 

секретарем I тура ВСО в ТПУ. 

В 2005-2006 уч. г. в ТПУ была проведена 71 

предметная олимпиада и 17 олимпиад по циклу 

по дисциплин (конкурсов по специальностям). В 

финальных турах олимпиад приняли участие 4616 

студентов. Данные 2004-2005 уч. г.: 74 

предметных олимпиад и 13 конкурсов по 

специальностям; 3748 участников. 

377


Для проведения I тура ВСО была 

подготовлена вся необходимая организационнораспорядительная 

документация: приказы ректора 

ТПУ об организации и проведении, 

финансировании, награждении лауреатов и 

организаторов вузовского тура ВСО. В 

торжественной обстановке были вручены 

дипломы лауреатам. Общее руководство I туром 

ВСО осуществлял отдел организации НИР 

студентов и молодых ученых (НИР СиМУ) НУ 

ТПУ; в институтах и на факультетах – 

ответственные за НИР СиМУ подразделений. 

Для анализа организационной работы 

подразделений предлагаются следующие 

показатели. 

1. Выполнение графика проведения олимпиад. 

При составлении графика проведения 

олимпиад особое внимание уделяется 

возможности участия студентов во всех 

мероприятиях. 63 олимпиады (72%) были 

проведены в соответствии с графиком. Следует 

отметить четкую организацию на ЭФФ, МСФ, 

ЕНМФ. Тем не менее, наблюдается расхождение с 

графиком проведения по олимпиадам: на 1 день – 

6 олимпиад; на 2 дня – 5; на 3 дня – 3; на 4 дня – 2; 

на 6 дней-1. И особенно сильное отличие (от 7 

дней до нескольких месяцев) имелось в 

следующих подразделениях: ФТФ – 1 олимпиада 

(100% от числа организованных подразделением 

олимпиад); ИГНД – 5 (38%); ИЭФ – 2 (33%); ХТФ 

– 1 (20%); ТЭФ – 2 (40%); ЭЛТИ – 2 (13 %); 

АВТФ – 2 (33%); ГФ – 1(14 %); ИЯК – 2 (20%): 

№ Дисциплина 

Дата проведения Дисциплина 

Дата проведения 

(специальность) 

факт график (специальность 

факт график 

1 Автоматика и электроника 10 мар 01 дек 10 Промышленная 12 мая 26май 

физических установок 

теплоэнергетика 

2 Гидрогеология 5 мая 15 мар 11 Теория управления 19 апр 11 апр 

3 Менеджмент - предмет 5 мая 27 мар 12 Менеджмент - профиль 5 мая 30 мар 

4 Геология 3-5 мая 22 апр 13 Физическая химия 20 мая 27 апр 

5 Промысловый транспорт 10 дек 23 дек 14 Физика Земли 6 фев 14д ек 

6 Компьютерное 

20 дек 12 дек 15 Прикладная 

24 мар 17 мая 

конструирование 

математика и 

информатика 

7 Технология и техника 29 апр 20апр 16 Котло - и 12-14 20 мар 

разведки полезных 

реактростроение мая 

ископаемых 

8 Французский - профиль 6 мая 22мар 17 Социальная работа 29.мар 05дек 

9 Энергосбережение в 13 дек 01 дек 18 Русская и зарубежная 29 мар 15 мар 

электроэнергетике 

литература - профиль 

2. Представительность финального тура. 

По решению университетского совещания для 

олимпиад, заявленных в вузовском туре, 

установлено минимальное количество 

участников, равное 20. 80 олимпиад (91 % ) 

выполнили это требование. Однако недостаточное 

число участников наблюдалось на следующих 

олимпиадах: ЕНМФ– 2 олимпиада (22% от числа 

организованных подразделением олимпиад); ТЭФ 

–1 (20%); ЭЛТИ – 2 (13 %); АВТФ – 2 (33%) 



378 

Органи 

затор 

Число 

участн 

иков 



Органи 

затор 

1 Математика - 1 – ЕНМФ 9 5 Математика - 2 - профиль АВТФ 13 

профиль 

2 Гидравлика ТЭФ 11 6 Физическая химия ХТФ 18 

3 Прикладная математика и АВТФ 14 7 Общая физика - 2 - ЕНМФ 13 

информатика 

профиль 

4 Высокое напряжение в ЭЛТИ 13 8 Компьютерное 

ЭЛТИ 17 

технике и технологиях 

конструирование 

3. Организационная активность подразделений – количество организованных олимпиад: 

Подразде 

ление 

Кол-во 

олимпиад 

Подразде 

ление 

Кол-во Подразде 

олимпиад ление 





ЭЛТИ 16 ЕНМФ 9 ИЭФ 6 ЭФФ 4 ИМО 1 

ИГНД 13 ГФ 7 ТЭФ 5 МСФ 4 

ИЯК 10 АВТФ 6 ХТФ 5 ФТФ 1 

Число 

участн 

иков 

Кол-во 

олимпиад


4. Выход олимпиад вузовского тура на другие 

уровни. 

69 олимпиад вузовского тура (78 %) явились 

основой для формирования студенческих команд 

на олимпиады областного, регионального и 

российского уровней. Это - все олимпиады 

ИГНД и ЕНМФ; 83 % олимпиад ИЭФ и АВТФ; 80 

% - ХТФ; 75 % - ЭФФ, ЭЛТИ, МСФ; 70 % - ИЯК; 

60 % - ТЭФ. Следует отметить большую работу, 

которую провел АВТФ по организации олимпиад 

областного уровня на базе университетского тура. 

В соответствии с вышеприведенными 

показателями места подразделений определились 


Подразделени 

е 

Место подразделения по показателям Сумма мест Итоговое место 

1 2 3 4 

ЭЛТИ 2 2 1 4 9 1 

ЕНМФ 1 4 4 1 10 2 

ИГНД 6 1 2 1 10 2 

ИЯК 4 1 3 5 13 3 

ИЭФ 5 1 6 2 14 4 

ЭФФ 1 1 8 4 14 4 

МСФ 1 1 8 4 14 4 

ГФ 3 1 5 7 16 5 

ХТФ 4 3 7 3 17 6 

АВТФ 5 5 6 2 18 7 

ТЭФ 7 3 7 6 23 8 

ФТФ 8 1 9 8 26 9 

Описание показателей: 

1. Выполнение графика проведения олимпиад. 

2. Представительность финального тура. 

3. Организационная активность подразделений. 

4. Выход олимпиад вузовского тура на другие уровни. 

Таким образом, лучшими подразделениями 

ТПУ по организации олимпиад 2006-2006 уч. г. 

являются Электротехнический институт, 

факультет естественных наук и математики, 

Институт геологии и нефтегазового дела, 

Институт языковой коммуникации. 

ОРГАНИЗАЦИЯ СТУДЕНЧЕСКОЙ ДИЗАЙН – СТУДИИ «ВЕТЕР 

ПЕРЕМЕН» НА БАЗЕ ФТП ТГПУ 

Кулагина М.С. 

Томский государственный педагогический университет, 

Россия, г. Томск, ул. Карла Ильмера, 15/1. 

E-mail: nvs-07@mail.ru 

Один из самых динамично развивающихся, в 

последние время, сегментов рынка одежды – 

одежда для «среднего класса». С ростом 

благосостояния населения, особенно в крупных 

городах, возрастает потребительский спрос на 

изготовление изделий одежды и по 

индивидуальным заказам. Проведенные 

исследования рынка одежды г. Томска, в период 

2005 – 2006г.г. [1], показали, что существует 

устойчивый спрос населения на качественную 

одежду по разумным ценам. 

В современном обществе большинство людей 

стремится одеваться стильно, красиво и по 

возможности эксклюзивно, что дает основание 

утверждать, о существование потребности 

населения в дизайн - студиях и авторских ателье. 

С учетом исследований рынка одежды г. 

Томска [2], возникла идея оптимального 

сочетания целей учебного проектирования и 

379


коммерческой деятельности студентов ТГПУ, при 

реализации проекта по организации студенческой 

дизайн – студии «Ветер перемен» на базе ФТП. В 

распоряжение студенческой дизайн – студии 

находится учебная (швейная) мастерская, со всем 

необходимым парком оборудования, 

приспособлений и инструментов. 

Основной целью деятельности студенческой 

дизайн – студии «Ветер перемен» является 

утверждение на рынке и получение достаточно 

стабильной прибыли. Концепция бизнеса 

постоянное изучение спроса потребителей с 

гарантией качества. Учитывая тот факт, что 

главное в маркетинге – целевая ориентация и 

комплексность, т. е соединение 

предпринимательской, 

хозяйственной, 

производственной и сбытовой деятельности. 

Основными задачами деятельности дизайн – 

студии является: 

- интеграция теоретических и практических 

знаний студентов; 

- совершенствование практических навыков и 

умений в области технологии изготовления и 

дизайна одежды; 

- возможность получения студентами навыков 

работы в системе трехмерного 

проектирования «СТАПРИМ» по созданию 

разнообразных пространственных форм 

моделей одежды с последующим 

автоматическим получением точных лекал; 

- - удовлетворение потребностей рынка 

(определённого сегмента рынка), 

качественной одеждой по разумным ценам; 

- получение стабильной прибыли и частичная 

коммерциализация 

учебноисследовательской 

деятельности студентов; 

Основные виды деятельности, студенческой 

дизайн - студии «Ветер перемен»: 

- изготовление моделей одежды 

(разнообразных стилей и фасонов); 

- осуществление дизайна моделей одежды и 

декорирование её разнообразными способами 

(например, отделка бисером, вышивкой, 

пайетками и др.). 

- изготовление женской и мужской одежды по 

индивидуальным заказам. 

Организация работы предусматривает, что в 

течение учебного года студенты в рамках учебноисследовательской 

деятельности занимаются 

дизайн - проектированием изделий одежды с 

учетом потребительского спроса и размещают 

наиболее удачные проекты на Web-сайте дизайн - 

студии, с целью привлечения потенциальных 

заказчиков и организации коммерческой 


Для поддержания высокого организационного 

уровня студенческая дизайн - студия «Ветер 

перемен» будет выполнять следующие работы: 

- Внедрение и использование в процессе 

изготовления прогрессивной технологии 

обработки узлов проектируемой модели, что 

будет способствовать улучшению качества 

изделий и повышению потребительского 

спроса на них; 

- Овладение студентами современными 

средствами декорирования изделий и их 

использование в реализации дизайнерских 

идей; 

- Постоянное обновление ассортимента 

изготавливаемых изделий одежды в 

соответствии с рекомендациями 

моделирующих организаций и сменой 

модных тенденций. 

При условии приобретения и внедрения в 

деятельность дизайн - студии какой-либо швейной 

САПР (например «СТАПРИМ»), значительно 

расширятся технологические возможности 

проектирования изделий одежды и сократятся 

сроки разработки ПКД на заданный вид одежды. 

Кроме этого, у студентов появится возможность 

получить навыки проектирования и создания 

пространственной формы изделия с последующим 

развертыванием этой формы на плоскость, 

образуя силуэтную конструкцию модели. 

Система «СТАПРИМ» позволит использовать 

технологию бесконтактного измерения 

проекционных размерных признаков фигуры 

человека с помощью цифровой фотоаппаратуры и 

получить информацию о пространственной форме 

индивидуальной фигуры клиента, которую крайне 

сложно с высокой точностью достичь ручным 

способом. Это обеспечит качественную посадку 

изготавливаемых изделий одежды с минимумом 

примерок или без них. 

Для продвижения товара, студенческая дизайн 

- студия «Ветер перемен» определяет и заключает 

контракты с новыми потенциальными 

покупателями; информирует покупателей о 

товаре, его цене, особых свойствах, доступности и 

прочее; убеждает покупателя сделать свой выбор; 

отвечает на вопросы, касающиеся товара, 

демонстрирует товар на Web – сайте, выставках в 

Технопарке, ярмарках – продажах, конкурсах 

различного уровня. 

Кроме того, для продвижения услуг 

студенческая дизайн - студия «Ветер перемен» 

будет вести активную рекламную компанию, 

особенно в первые месяцы функционирования. 

Основная задача рекламной компании – 

обеспечить посещаемость с первых дней работы 

дизайн - студии. К постоянным клиентам будет 

применена система накопительных скидок. 

Предположительно, основными клиентами будет 

население женского пола от молодых девушек до 

женщин среднего возраста. 

Непосредственное оперативное руководство 

дизайн - студии будет осуществляться группой 


380


Рис. 1 Динамика получения прибыли 

Основным результатом деятельности студии 

станет выход и закрепление на рынке авторских 

ателье г. Томска, получение стабильной прибыли, 

формирование 

имиджа. В течение 

прогнозируемого периода развития предприятия 

(10 месяцев), предполагается 

постепенное 

увеличение 

количества клиентов, 

а 

соответственно и увеличениее прибыли. На основе 

прогнозного количества клиентов, планируемый 

объем продаж – 8-15ед. в месяц, были получены 

основные экономические показатели, планируемая 

чистая 

прибыль 

в месяц от 1500-5500руб., 

характеризующие рентабельность студенческой 

дизайн - студии. 

«Чистая 

прибыль» 

от 

функционирования студенческой дизайн – студии 

показана на рисунке 1. 

Таким 


представленные 

сведенья 

свидетельствует 

о том, что проект создания 

студенческой дизайн – студией «Ветер перемен» 

достаточно выгоден и перспективен. 

ЛИТЕРАТУР 

РА: 

1. http://inform.tomica.ru 

2. http://www.tnews.tomsk.ru 

МЕТОДИКА 

ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ВУЗОВСКОЙ 

ОЛИМПИАДЫ 

ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ 


Куликова 

О.А., Франковский 

Б.А. 


политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail: dsa@lsdtpu.ru 

Вузовские олимпиады являются начальной 

ступенью 

Всероссийских студенческих олимпиад 

и призваны раскрыть творческие способности 

студентов, дать возможность проявить активность, 

способность вступать в условия соревнования, 

решать нестандартные задачи. Не смотря 

на 

явную полезность и престижность участия в 

олимпиадах различного уровня, остается задача 

развития 

у студентов 

интереса и способностей к 

изучению 

начертательной геометрии. В связи с 

этим, вопросы разработки методики по подготовке 

и проведению олимпиад являются как никогда 

актуальными и чрезвычайно важными. 


проблемами 

в проведении 

вузовской олимпиады 

являются: 

• организационные, связанные с работой 

жюри по обеспечению массовости; 

• методические, 

такие как, подбор 

соответствующих заданий, обеспечение 


ознакомления студентов с 

образцами задач, конфиденциальность 

при проверке 

итоговых 

работ, 

доступность результатов. . 

Обеспечить 

достаточное количество 

участников олимпиады, 5-7% от общего числа 

первокурсников, 

изучающих 

основы 

начертательной геометрии, в последние 1996-2006 

годы, как правило, не удается. Участвуют в 

олимпиаде не более 2-2,5% первокурсников. 

Это 

связано с целым рядом объективных 

причин: 

трудностью усвоения дисциплины, отсутствием 

заинтересованной 

поддержки 

преподавателей 

кафедры, 

прагматичностью 

сегодняшних 

студентов, вследствие снижения их моральной и 

материальной 

заинтересованности. 

С другой 

стороны, необходимый комплекс мероприятий 

проводится своевременно – оформляютсяя приказы 

по вузу и издаются распоряжения по кафедре, 

вывешиваются 

объявления, , до студенческих 

потоков 

члены 

жюри доводят устную 

информацию об олимпиаде. 

Участие факультетов 

К 

наиболеее 

активным 

участникам 

в 

олимпиадах можно отнести студентов следующих 

факультетов: МС, ЭФ, АВТ и института ГНД. Так, 

процент участников от факультета МС составляет 

30-40% от общего числа (30 человек), ЭФФ – 15- 

20% %, АВТФ – 10-30% и ИГНД 

до 30%. 

Если сгруппировать по набранным баллам всех 

участников в коллективы по 5 человек, то в 

первой пятерке каждый участник в среднем 

набирает до 40 баллов из 50 возможных, что 

составляет 80%. При анализе средних баллов в 

последующих пятерках можно убедиться в том, 

что они снижаются по экспоненте (1-ая группа – 

40 баллов, 2-ая – 24 балла, 3-тья – 19 баллов, 4-ая 

– 14 баллов, 5-ая – 8,5 баллов, 6-ая – 2-4 балла). 

381


Культура 

В объявленную аудиторию студенты приходят 

за 20-10 минут до начала олимпиады и по одному 

рассаживаются за столы. На столах разложены 

ватман формата А3 для чернового и чистового 

выполнения задания, а так же конверты с анкетой, 

в которой указан шифр будущей работы студента. 

Студент лично заполняет анкету, указывая Ф.И.О., 

группу, факультет и курс. Шифр студент заносит в 

любой угол листов ватмана. Конверты с 

заполненными анкетами собираются одним из 

членов жюри. 

Путем жеребьевки студенты сначала выбирают 

две смешанные задачи из 2-ух групп вариантов 

заданий и затем третью задачу на построение трех 

проекций геометрического тела с вырезом. 

В течение трех астрономических часов 

студенты работают над выполнением 

олимпийского задания. По истечении времени 

работы сдаются жюри. 

Назначение и распределение баллов 

Все олимпийское задание максимально 

оценивается в 50 баллов. Состоит оно из трех 

задач, двух – смешанных (комплексных) и третьей 

– построение трех проекций тела с вырезом. В 

зависимости от сложности алгоритма решения 

жюри оценивает в баллах каждую задачу и 

каждый пункт алгоритма задачи. 

Рассмотрим ориентировочное распределение 

баллов по трем задачам олимпийского задания. 

Задача №1. Через точку А(а, а') провести 

прямую, параллельную плоскости P(∆CDE) и 

наклоненную к плоскости H под углом 30° (рис. 

1.). 

d' 

a' 

c' 

X 

Рис. 1. 

a c d 

Алгоритм решения – 12 баллов. 

1. Проводим замену плоскостей проекций и 

определяем натуральную величину 

треугольника CDE 3 

балла 

2. Проводим в плоскости V 1 прямую MN под 

углом, равным 30° к плоскости H 1 

балл 

3. В плоскости P(∆CDE) проводим прямую 

EF//MN 

1 балл 

4. В системе V/H находим горизонтальную и 

фронтальную проекцию прямой EF балла 

e 

e' 

5. Через точку А проводим прямую AK//EF 

1 балл 

6. Графическая культура выполнения 

чертежа 

1 балл 

7. Полнота обозначения проекций 

геометрических 

образов 

1 балл 

8. Второй вариант решения задачи 2 балла 

Итого: 12 баллов 

Задача №2. Построить проекции сферы, 

касающейся плоскости P(∆ABC) в точке K(k') при 

условии, что центр сферы принадлежит плоскости 

Q, заданной линией ската плоскости DE(de,d'e') 

(рис. 2). 

b' e' 

X 

a' 

a 

Рис. 2. 

e 

Алгоритм решения – 18 баллов 

1. Находим следы плоскости Q(Q H ,Q V ) 

2 балла 

2. Находим горизонтальную проекцию т.K, 

принадлежащую плоскости P(∆ABC) - 2 

балла 

3. Проводим в плоскости P(∆ABC) 

горизонталь и фронталь 

2 балла 

4. Восстанавливаем из точки K 

перпендикуляр к плоскости P 

2 балла 

5. Находим точку пересечения 

перпендикуляра с плоскостью Q и тем 

самым определяем проекции радиуса 

сферы 3 балла 

6. Определяем натуральную величину 

радиуса сферы 2 

балла 

7. Проводим проекции сферы 1 балл 


чертежа 1 

балл 


геометрических 

образов 

1 балл 

10. Второй вариант решения задачи 2 балла 


Задача №3. Построить три проекции конуса 

(Ψ) с вырезом (рис. 3). 

c' 

c 

d' 

d 

382


X 

Рис. 3. 

P V 

Q V 

S' 

T V 

R V 

3. Сформировать внутреннюю полость 

отверстия, для чего построить проекции 


поверхностей, 

ограничивающих 

отверстие 

2 балла 

4. Удалить те участки поверхностей конуса, 

которые попали в вырез 1 балл 


чертеж 1 балл 


геометрических образов 1 

балл 


Алгоритм решения – 20 баллов 

1. Построить изображения конуса 3 балла 

2. Построить проекции линии пересечения 

каждой из поверхностей, 

ограничивающих отверстие с 

поверхностью конуса. Для этого прежде 

всего необходимо определить, по каким 

фигурам пересекается каждая 

поверхность отверстия с поверхностью 

конуса: 

- P∩Ψ по окружности 3 балла 

- Q∩Ψ по параболе 3 балла 

- R∩Ψ по эллипсу 3 балла 

- Т∩Ψ по гиперболе 3 балла 

Результаты в рейтинговых баллах проверенных 

задач заносятся в список согласно отмеченному 

шифру на работе. Затем работы дешифруются и 

определяются личные места участников 

олимпиады по набранным суммарным баллам 

всего задания. Результаты олимпиады 

вывешиваются на кафедральном информационном 

стенде. 

После того, как на заседании кафедры 

заслушан отчет, председателем жюри 

вырабатываются рекомендации по устранению 

неточностей и недостатков в организации 

проведения олимпиады. 

СИСТЕМА ВЫЯВЛЕНИЯ И ПОДДЕРЖКИ ТАЛАНТЛИВОЙ МОЛОДЁЖИ В 

УЧРЕЖДЕНИЯХ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 


Масловский В.И. 

Томский государственный университет 

E-mail: ycenter@mail.tsu.ru 

Исторически, начиная с открытия в конце 

позапрошлого века в Томске Императорского 

университета, прирост научно–педагогического 

потенциала города осуществлялся, прежде всего, 

на основе выявления, поддержки и закрепления в 

высших учебных и научных учреждениях города 

талантливой молодежи. Именно селекция и 

аккумуляция лучших представителей 

студенчества, аспирантуры и докторантуры 

томских вузов в сочетании со взвешенной 

политикой Администраций области и города 

привели к формированию того, что мы сегодня с 

гордостью называем научно-образовательным 

комплексом. 

Особенности этой работы, повысившие её 

значимость, в последние годы связаны с 

изменениями социально экономических условий, 

новыми задачами, поставленными перед наукой и 

высшей школой, в том числе возникшими не без 

участия самих томичей, связанными с решением 

Правительства РФ об открытии в г. Томске 

технико-внедренческой зоны, и победой 3-х 

томских вузов во Всероссийском конкурсе вузов, 

внедряющих инновационные образовательные 

программы. 

Процесс выявления и поддержки талантливой 

молодежи, обладающей высоким научно – 

педагогическим потенциалом, академической 

мобильностью, ориентированной на 

инновационную деятельность, тесное 

взаимодействие с зарубежными партнерами, 

должен присутствовать на всех этапах 

профессионального становления молодого 

специалиста в вузе, начиная со студенческой 

скамьи и аспирантуры. Сложность заключается в 

том, что процесс подготовки молодых 

специалистов должен сопровождаться процессом 

самообразования педагогов, научных 

руководителей молодежи, делающих в настоящее 

время первые шаги по пути привития навыков 

существования в условиях рынка и обеспечения 

реальной конкурентноспособности своих 

383


подопечных и решения высшей школой города 

этих новых задач. 

Уход немалой части активной талантливой 

молодежи из системы высшей школы в бизнес и 

иные сферы деятельности в начале 90-х годов 

прошлого века привел к тому, что по состоянию 

на конец 2004 года доля ППС самого 

трудоспособного возраста от 41 до 50 лет, 

например в ТГУ, ТПУ, ТУСУР, не превышала 

18%. Это заставило задолго до того принять 

согласующиеся со сложившимися традициями 

привлечения молодежи к научным исследованиям 

меры по повышению доли талантливой молодежи 

в контингенте преподавателей вузов города и её 

вклада в успехи научно-педагогических 

коллективов. Этому способствовали конкурсные 

мероприятия по поддержке интеллектуальной 

элиты, организованные Советом ректоров г. 

Томска, Администрациями города и области, 

которые, как и мероприятия Всероссийского 

уровня, позволили оценить эффективность этих 

мер. 

С 1976 года в соответствии с решением Совета 

ректоров г. Томска, с 1996 года при 

организационной и финансовой поддержке 

Администрации области проводятся областные 

межвузовские предметные студенческие 

олимпиады. В настоящее время количество таких 

соревнований по общеобразовательным и 

профильным дисциплинам, которые способствуют 

выявлению талантливой молодежи среди 

студентов младших курсов вузов, превысило 

четыре десятка; с 2006 года они номинированы 

как мероприятия, победители которых могут быть 

представлены на премии для поощрения 

талантливой молодежи в рамках национального 

проекта «Образование». Проведению этих 

соревнований предшествует вузовский этап, в 

2006 году в межвузовском этапе приняли участие 

более тысячи студентов шести университетов 

города (к сожалению, студенты ТГПУ 

участвовали далеко не во всех возможных 

соревнованиях), томских СХИ и ЭЮИ, 

Северского ГТИ. По итогам областных олимпиад 

по общеобразовательным дисциплинам 

подводятся итоги командного первенства, что 

позволяет оценить уровень подготовки студентов 

вузов области по дисциплинам этой группы - в 

2006 году распределение первых мест было: ТГУ- 

1 место, ТПУ-2, ТУСУР-3. 

Говоря о работе по выявлению и поддержке 

интеллектуальной элиты, нельзя не отметить 

работу учреждений общего среднего образования, 

учредителями которых явились вузы города - 

«Лицея при Томском политехническом 

университете», «Лицея ТГУ», «Гуманитарного 

лицея» (ТГУ), в которых в 9-11 классах ведётся 

многопрофильная специализированная подготовка 

школьников, работу Института дистанционного 

образования (ИДО) ТГУ, реализующего 

перспективные проекты по развитию заочной 

физико-математической школы ТГУ и заочной 

школы «Юный химик», научную конференцию 

школьников «Математическое моделирование 

задач естествознания», более десяти лет ежегодно 

собирающую в стенах ТГУ учащихся старших 

классов школ области, распределенную во 

времени телеконференцию школьников 

«Математическое моделирование в науке, 

инженерных технологиях и естествознании», 

проводимую ИДО и Молодежным Центром ТГУ, 

в которой традиционно участвуют талантливые 

школьники обширного региона от Бурятии до 

Северного Казахстана. 

Томский научно-образовательный комплекс 

уникален многообразием мероприятий 

регионального уровня, ориентированных на 

выявление талантливой молодежи. Прежде всего 

это научные и научно-практические конференции 

молодежи: студентов, аспирантов, молодых 

учёных. Многие из них проводятся более десятка 

лет и переросли региональный уровень, стали 

престижными Всероссийскими и 

международными. Такими являются конференции 

«Современные техника и технологии», 

«Проблемы геологии и освоения недр» (ТПУ), 

«Научная сессия ТУСУР», «Механика 

летательных материалов и современные 

материалы», «Российское правоведение на рубеже 

веков. Трибуна молодого ученого» (ТГУ), «Наука 

и образование» (ТГПУ). В 2007 году из 29 

мероприятий, аккредитованных по программе 

фонда содействия развитию малых форм 

предприятий в научно-технической сфере 

«УМНИК» по Сибирскому федеральному округу, 

12 проводятся в Томске, 5 на базе ТГУ, 4-ТПУ, 2- 

ТУСУРа. 

Важным мероприятием, стимулирующим 

научную деятельность молодежи и 

характеризующим работу научно -педагогических 

коллективов вузов города с талантливой 

молодежью, является проводимый с 1996 года 

конкурс на звание «Лауреат премии Томской 

области в сфере науки, образования, культуры и 

здравоохранения», итоги которого за 2006 год 

приведены в таблице 1. За 11 лет проведения 

конкурса его Лауреатами по указанным в таблице 

номинациям стали 202 представителя ТГУ, 176- 

ТПУ, 70-СГМУ, 48-ТУСУРа, 43-ТГПУ, 19- 

ТГАСУ. В конкурсах на соискание стипендий 

Губернатора Томской области (проводится с 2006 

года) и Мэра г. Томска (с 1998 года) важнейшим 

показателем состоятельности претендентов 

являются свидетельства их успехов в научной 

деятельности, стипендия победителям конкурса 

«INTAS-Совет Ректоров Томска» на основе итогов 

экспертизы, произведенной Международной 

Ассоциацией Содействия Сотрудничеству с 

Учеными из Стран Бывшего Советского Союза, 

выплачивается на паритетных началах его 

384


учредителями. Одним из направлений 

деятельности профсоюза работников народного 

образования и науки Томской области является 

работа с научной молодежью и содействие 

привлечению студенчества к научным 

исследованиям. Этой цели служит и ежегодный 

конкурс «Студент и время», одной из номинаций 

которого является «научно-исследовательская 

работа студентов», проводимый по инициативе 

профсоюза администрацией Северного и Южного 

округов г. Томска 


КОЛИЧЕСТВО ПОБЕДИТЕЛЕЙ РЕГИОНАЛЬНЫХ КОНКУРСОВ 2006 года- 

ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ г. ТОМСКА 

Мероприятие-Конкурс 

ТПУ ТГУ ТУСУР ТГПУ ТГАСУ СГМУ Итого 

1 на соискание стипендии Главы Администрации 

(Губернатора) Томской области для студентов вузов 

15 10 5 1 0 1 32 

2 на соискание стипендии Мэра г. Томска для 

1 

3 6 1 1 0 

студентов вузов 

12 

3 на звание «Лауреат премии Томской области в сфере 

науки, образования, культуры и здравоохранения» 11 10 7 2 0 0 30 

(студентов) 

4 то же (молодых сотрудников, аспирантов, 

0 

14 11 2 1 2 

докторантов) 

30 

5 «Студент и время-2006» 1 0 0 0 0 0 1 

6 на соискание стипендии «INTAS-Совет Ректоров 

0 

1 6 3 1 0 

Томска» 

11 

7 на соискание премии Государственной Думы 

Томской области для молодых ученых и юных 

дарований 

8 7 0 1 1 0 17 

В каждом из вузов города осуществляется своя 

программа привлечения молодежи к научным 

исследованиям. Например, в Томском 

государственном университете, реализующем 

концепцию «исследовательского университета», 

используется уникальная система привлечения 

молодежи к научным исследованиям, основанная 

на осуществлении комплекса мер по выявлению и 

поддержке её лучших представителей. 

Организационно-методической структурой, 

обеспечивающей проведение указанных 

мероприятий, является Молодежный Центр 

научного управления ТГУ, призванный на 

системной основе осуществлять руководство 

работой кафедр, факультетов, научноисследовательских 

лабораторий вуза и его научноисследовательских 

институтов по подготовке 

молодой научной смены, координировать 

инициативы студенчества и молодых ученых, 

общественных организаций по координации 

научного творчества молодежи. 

Единое организационно - управленческое и 

методическое начало обеспечивает 

преемственность в работе с молодыми талантами 

от выпускников школ до 35-летних молодых 

специалистов. Элементами реализуемой в ТГУ 

системы выявления и поддержки талантливой 

молодежи являются её открытость, доступность, 

возможность на конкурсной основе на любом 

отрезке образовательной траектории 

воспользоваться поддержкой в научнотехническом 

творчестве каждому участнику 

научно-образовательного процесса в 

университете и взаимодействующих с ним 

учреждениях. Создание Молодежного Центра 

никоим образом не означало возложение на него 

функций организатора научной работы молодежи 

в вузе - это является одной из основных 

обязанностей 

научно-образовательных 

подразделений университета – кафедр и 

лабораторий, он был создан как «управляющая 

компания», отвечающая за внесение в процесс 

подготовки специалистов для научнообразовательной 

сферы элементов рыночной 

экономики. Аналитическое исследование 

состояния дел по воспроизводству молодой 

научной смены в вузах России, сравнительный 

анализ работы подразделений (институтов, 

факультетов, кафедр, лабораторий) по 

организации научной работы молодежи вуза, и, 

как следствие, научного качества подготовки 

специалистов, проводимые Молодежным 

Центром, являются основой для формирования и 

принятия аргументированных управленческих 

решений, способствуют нахождению 

оптимальных вариантов распределения и 

использования средств, выделяемых на поддержку 

научно-технического творчества молодежи, и, как 

следствие, повышению уровня этой работы. При 

этом в качестве главных, базовых структурных 

элементов, обеспечивающих подготовку 

высококвалифицированных специалистов, 

адаптированных к работе в современных 

условиях, составляющих основу научно - 

педагогической смены в вузе рассматриваются 

факультеты и кафедры университета. 

385


Определяющим моментом в организации 

привлечения молодежи к научным исследованиям 

в ТГУ является формирование у молодых людей 

навыков существования в новых социальноэкономических 

условиях, значительно более 

приближенных к общемировым, чем 10-15 лет 

назад, характеризующихся отсутствием 

гарантированного финансирования научных 

исследований, наличием конкуренции на научно 

– образовательном рынке, необходимостью 

погружения в грантовое пространство. 

К научным исследованиям, проводимым 

научно-педагогическими коллективами кафедр и 

лабораторий НИИ, в Томском государственном 

университете в соответствии с государственными 

образовательными стандартами подготовки 

специалистов ежегодно привлекается более 6000 

студентов 3-6 курсов. Апробация результатов 

научного поиска студентов традиционно 

производится на факультетских научных 

студенческих конференциях, научных 

конференциях молодежи вузовского, 

регионального, Всероссийского и 

международного уровней. Большое внимание 

уделяется организации участия студентов и 

аспирантов в научных конференциях, которые 

проводятся в различных городах Сибирского 

региона, России, ближнего и дальнего зарубежья. 

Объем средств, выделяемых на конкурсной основе 

для поддержки командировок молодежи на эти 

мероприятия, в 2006 году достиг 1,5 млн рублей. 

Таблица 2. 

КОЛИЧЕСТВО СТУДЕНТОВ ВУЗОВ, УДОСТОЕННЫХ НАГРАД 

ВСЕРОССИЙСКОГО ОТКРЫТОГО КОНКУРСА 2001-2005 ГОДОВ 

НА ЛУЧШУЮ НАУЧНУЮ РАБОТУ СТУДЕНТОВ 

ПО ЕСТЕСТВЕННЫМ, ТЕХНИЧЕСКИМ И ГУМАНИТАРНЫМ НАУКАМ 

Количество медалей 

«За лучшую научную студенческую работу » / 

№ по Сибирскому федеральному округу дипломов Министерства образования и науки 

Российской Федерации 

2001г. 2002г. 2003г. 2004г. 2005г. 

1 Республика Алтай 0/2 0/1 0/0 0/2 0/1 

2 Республика Бурятия 3/16 1/4 1/3 0/2 0/0 

3 Республика Тыва 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 

4 Республика Хакасия 0/0 0/0 0/0 0/2 0/0 

5 Алтайский край 0/10 3/18 1/22 3/26 5/15 

6 Красноярский край 4/1 0/20 2/21 3/20 3/18 

7 Иркутская область 2/4 1/7 6/14 6/25 4/20 

8 Кемеровская область 4/16 2/9 3/14 2/12 5/14 

9 Новосибирская область 14/31 17/59 19/46 19/57 20/48 

10 Омская область 9/31 7/21 6/32 5/25 9/22 

11 

Томская область 

в % от числа наград по округу 

в том числе 

Томский государственный 


в % от числа наград по области 

в % от числа наград по округу 

Томский политехнический 


Томский университет систем управления 

и радиоэлектроники 

Сибирский государственный 

медицинский университет 


архитектурно-строительный 



педагогический университет 

25/92 

42.4/44.5 

11/37 

44.0/41.6 

18.6/18.5 

26/108 

44.6/42.9 

15/47 

60.0/46.0 

26.8/19.7 

20/104 

33.9/40.6 

15/65 

75.0/62.5 

25.4/25.4 

25/129 

39.7/43.0 

12/54 

48.0/41.9 

19.0/18.0 

23/105 

33.3/42.7 

11/47 

9/40 8/43 4/27 7/52 8\45 

2/3 2/10 0/7 3/15 4/11 

1/5 1/3 1/0 2/4 0/0 

1/4 0/3 0/3 1/2 0/1 

1/3 0/2 0/2 0/2 0/1 

47.8/44.8 

15.9/19.1 

12 Читинская область 0/0 0/2 1/0 0/0 0/3 

всего по вузам Сибирского 

Федерального округа 

61/203 57/249 59/256 63/300 69/246 

386

Студенты университета принимают активное 

участие во Всероссийском открытом конкурсе на 

лучшую научную работу студентов по 

естественным, техническим и гуманитарным 

наукам, который проводится по 65 (с 2006 по 57) 

разделам науки и техники, и весь этот период в 

вузе ведется мониторинг участия в мероприятии 

кафедр, лабораторий, НИИ, факультетов, 

сравнение показателей, достигнутых ТГУ и 

родственными вузами региона и России. 

Следствием этого явилось резкое увеличение 

количества работ, представляемых в конкурсные 

комиссии студентами университета, и количества 

награжденных по его итогам авторов: в 1998 году- 

11 наград, 1999-20, 2000-30, 2001-48, 2002-62, 

2003-80, 2004-66, 2005-58. По итогам конкурсов 

2002-2005 годов Томский государственный 

университет по числу работ, удостоенных наград, 

входит в тройку ведущих вузов России, а среди 

вузов Сибирского федерального округа является 

лучшим (от 13% до 25% от общего числа наград, 

полученных студентами вузов СибФО; 

приведенные данные по конкурсам 2001-2005 

годов обнародованы приказами Министерства в 

2002 -2006 годах – см таблицу 2). 

Вариант макрооценки состояния организации 

научной работы студентов и научного качества 

выпускных работ, полученной в предположении, 

что определяющую часть участников 

Всероссийского открытого конкурса, составляют 

студенты выпускных курсов, говорит о том, что 

практически каждая тридцатая выпускная работа 

студентов Томского государственного 

университета по данным 2003 года имеет научную 

составляющую, достойную награды на 

всероссийском конкурсе, при том, что в среднем 

по России награждена одна из 222 выпускных 

работ студентов, по вузам Томска - одна из 62. 

Как форма поощрения научноисследовательской 

работы студентов и аспирантов 

в Томском государственном университете 

используется потенциал реализуемых в вузе 

стипендиальных программ. В настоящее время на 

именные и персональные стипендии ученого 

Совета ТГУ на конкурсной основе ежегодно 

назначаются 14 студентов вуза, по 3-4 студента 

вуза и такое же количество аспирантов ежегодно 

становятся стипендиатами Президента и 

Правительства РФ, 2-5 студентов стипендиатами 

Мэра г. Томска, по 2 студента экологических и 

метеорологических специальностей ежегодно 

назначаются на стипендии фонда «Фобос», 1-2 на 

стипендию фонда имени В. Вернадского, по 4 

студента факультета журналистики на стипендию 

имени А. Боровика. В 2002-2003 годах два 

студента факультета психологии стали 

стипендиатами фонда им. Б.В. Раушенбаха 

(присуждается 8 стипендий студентам 

гуманитарных специальностей вузов России, 

использующих в собственных научных 

исследованиях методы физико-математического 

моделирования). С 2005 года решением ученого 

Совета ТГУ присуждаются аспирантам 

гуманитарных специальностей именная стипендия 

имени В.М. Флоринского и аспирантам 

естественных специальностей стипендия имени 

Д.И. Менделеева. С 2001 года Томский 

госуниверситет входит в число вузов участников 

стипендиальной программы благотворительного 

фонда В. Потанина, и 20 студентов- отличников 

вуза, обладающих высокими организационными и 

коммуникативными данными, становятся его 

стипендиатами. За эти годы победителями 

конкурса на соискание грантов фонда В. Потанина 

стали и 12 молодых преподавателей университета. 

С 2005 года ТГУ является одним из пяти 

российских вузов - участников пилотного проекта 

фонда «Оксфорд – Россия», учредившего для 

поощрения успешно занимающихся научной 

работой студентов гуманитарных и социальных 

специальностей вуза 150 на курс стипендий в 

размере 3000 рублей в месяц (в настоящее время 

эту стипендию получают 300 студентов). 

За 2001-2006 годы студентами (в т.ч. в 

соавторстве) опубликовано более двух тысяч 

статей, издано около 30 сборников статей 

молодых ученых. 

Серьёзный задел в научных исследованиях, 

накопленный в студенческие годы, способствует 

успешной работе аспирантов над кандидатскими 

диссертациями, что нашло подтверждение не 

только в эффективности работы аспирантуры вуза 

в целом, но и в итогах конкурсов на соискание 

грантов поддержки НИР аспирантов высших 

учебных заведений подведомственных 

Рособразованию – по итогам конкурсов 2003-4 

годов аспирантами ТГУ выиграно 21.6 % грантов 

от их общего числа по вузам Сибирского 

федерального округа: 

В Томском госуниверситете разработана 

новая форма поддержки талантливой научной 

молодежи со степенью кандидата наук - 

преддокторантура, в которой в 2001-2006 годах 

обучалось 26 человек и успешно закончили 16. 

Высокая конкурентноспособность научной 

молодежи Томского государственного 

университета способствовала её успешному 

участию в конкурсах федеральной целевой 

программы «Интеграция», благодаря чему более 

140 представителей университета прошли 

стажировки в ведущих российских и зарубежных 

научных центрах, около100 приняли участие в 

работе международных научных конференций, 

симпозиумов, семинаров, совещаний по 

актуальным направлениям науки и техники (См. 

таблицу 3) 

Результативным является участие молодежи 

ТГУ в конкурсе на соискание грантов президента 

РФ для поддержки научных исследований 

молодых кандидатов и докторов наук: в 2003 году


его победителями стали 3 молодых доктора наук и 

5 кандидатов, в 2004 – 4 кандидата наук, в 2005 – 

один доктор наук и 6 кандидатов наук, 2006-2 

доктора наук и 6 кандидатов наук. 

После реформирования системы управления 

образованием и наукой на федеральном уровне 

2004 года научная молодежь вуза приняла 

активное участие в конкурсе Федерального 

Агентства по Образованию по программе 

«Развитие научного потенциала высшей школы», 

по итогам которого по «молодежным» 

ИТОГИ УЧАСТИЯ МОЛОДЕЖИ ВУЗОВ г. ТОМСКА 

ВО ВСЕРОССИЙСКИХ МЕРОПРИЯТИЯХ 

(число победителей) 

Мероприятие - Конкурс 

1 

2 

3 

4 

5 

на соискание грантов поддержки НИР 

аспирантов вузов, подведомственных 

Минобразованию России (2003-2004 

гг.) 

на соискание грантов ФЦП 

«Интеграция» для обеспечения 

участия студентов, аспирантов, 

молодых исследователей в 

международных конференциях и 

стажировок молодежи в ведущих 

научных центрах (2000-2004 гг.) 

Федерального Агентства по науке и 

инновациям по развитию кадрового 

потенциала научно-технической сферы 

в рамках ФЦНТП «Исследования и 

разработки по приоритетным 

направлениям науки и техники» 

(2005г.) 

на соискание грантов Президента 

Российской Федерации для поддержки 

научных исследований молодых 

кандидатов и докторов наук (2003- 

2006гг.) 

на соискание Медалей Российской 

Академии Наук с премиями для 

молодых ученых РАН, других 

учреждений, организаций России и для 

студентов высших учебных заведений 

России (2000-2006 гг.) 

РАМН 

Т 

Г 

У 

направлениям победителями стали 55 проектов 

ТГУ, конкурсах РосНауки по развитию кадрового 

потенциала научно-технической сферы в рамках 

ФЦНТП «Исследования и разработки по 

приоритетным направлениям науки и техники» - 

38 проектов (второе место по числу проектовпобедителей 

после МГУ), что, несомненно, 

свидетельствует о высокой 

конкурентноспособности научной молодежи вуза. 

Т 

П 

У 

ТУ 

ТГ 

СУ 

ПУ 

Р 

ТГ 

СГ 

АС 

МУ 

У 

Итого 

по 

вузам 

ТО 

Итого 

по 

вузам 

СибФО 

60 19 4 4 2 * 89 278 ** 

280 26 3 19 2 9 

339 

363 

Таблица 3. 

Итого 

по 

вузам 

РФ 

758 2392 

36 9 1 2 0 2 50 74 291 

27 28 3 0 5 5 68 ** ** 

15 10 1 0 0 0 26 45 273 

Примечание: *- не участвовали по Положению; **- итоги не подводились; 

абв - учтены все победители всех категорий, в т.ч. представители учреждений РАН и 

Общий объем средств, привлеченных 

молодежью университета для поддержки научных 

исследований в 2005 году по итогам конкурсов 

ФАО, ФАНИ, РФФИ, РГНФ и других 

конкурсных мероприятий, достиг 22 миллионов 

рублей. 

За 2000-2006 годы по итогам ежегодного 

конкурса на соискание медалей РАН с премиями 

для молодых ученых и студентов высших учебных 

заведений России высших наград России за 

успехи в научном творчестве удостоены 273 

студента и молодых ученых 91 вуза России, из 

них 15 - представители ТГУ, что является вторым 

показателем после Московского государственного 

университета (7 место по количеству наград 

занимает ТПУ, среди субъектов федерации 

388


томичи по количеству наград занимают второе 

место, уступая Москве, и опережая молодежь 

вузов Санкт -Петербурга на 6 медалей). 

Приведенные данные свидетельствуют как о 

достойном вкладе научной молодежи вузов г. 

Томска в копилку успехов Томского научнообразовательного 

комплекса, богатом опыте и 

эффективности работы по выявлению и 

поддержке интеллектуальной элиты, так и об 

имеющихся резервах, неиспользованных 

возможностях в организации научной работы 

молодежи. 

СИСТЕМА МОТИВАЦИИ К НИР НА ЭТАПАХ ТРАЕКТОРИИ: 

УЧАЩИЙСЯ–СТУДЕНТ–МАГИСТРАНТ–АСПИРАНТ–ДОКТОРАНТ: ОБЩИЕ 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ЧАСТНЫЕ МОТИВЫ 

Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б. 


E-mail:srw@tpu.ru 

Статья выполнена в рамках проекта РНП.2.2.2.4.4831 «Создание научно-методической базы 

поддержки и продвижения молодежи по траектории учащийся–студент–магистрант–аспирант–докторант 

в системе НИРС-НТТМ» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного 

потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» 

Любая деятельность человека направлена на 

удовлетворение собственных потребностей, в 

данном случае – получение высшего образования, 

далее высшей квалификации, что повышает его 

конкурентоспособность на рынке труда. Известно, 

что каждый человек имеет свою совокупность 

мотивов, побуждающих его к достижению 

поставленных целей. Стремление заниматься 

наукой обуславливается многими причинами, при 

этом влияние мотивов на эффективность научной 

работы различна, как для отдельных личностей в 

целом, так и групп людей, находящихся на разных 

этапах траектории: учащийся – студент – 

магистрант – кандидат – докторант. 

Система мотивации к НИР в ТПУ, как 

ключевой элемент организационного управления 

научной работой, – это не только совокупность 

мотивов к научной работе, но и комплекс 

организационно-управленческих мероприятий, 

направленных на формирование мотивационных 

подходов, повышающих активность субъектов 

образовательно-научного процесса, и на 

совершенствование самой системы. 

Для эффективного управления системой 

мотивации в основу ее построения положены 

общие закономерности в мотивации молодежи к 

НИР и частные мотивы для каждого этапа 

образовательной траектории. 

Общими закономерностями в системе 

мотивации являются: 

1) положительная мотивация к НИР, 

формирующая такие условия, при которых 

участники образовательного процесса на всех 

этапах заинтересованы в НИР и достижении 

успеха, и подразделяющаяся на: 

• внешнюю – мотивацию со стороны ВУЗа; 

• внутреннюю – личную заинтересованность в 

НИР субъектов образовательно-научной 

траектории; 

2) антимотивы – отрицательные факторы, 

«отпугивающие» участников образовательного 

процесса от научной работы; 

3) сочетание научной работы с потребностями 

субъектов образовательной траектории в развитии 

профессионально-значимых качеств. 

Отличие принципов и подходов мотивации 

молодежи к НИР на разных этапах подготовки 

кадров высшей квалификации основано на 

адаптации базовых элементов системы мотивации, 

а именно: 

• мотивов/антимотивов к научной работе; 

• мотивационных подходов, направленных на 

развитие мотивов и устранение антимотивов; 

к доминирующим потребностям субъектов 

каждого этапа образовательного процесса. 

Этап «учащийся». Основная потребность 

многих выпускников средних учебных заведений 

– получение высшего образования для 

последующего успешного трудоустройства. 

Вследствие чего большинство учащихся для 

подготовки к поступлению в ВУЗ посещают 

подготовительные курсы. При этом, так как нет 

явной взаимосвязи между успешным 

поступлением в ВУЗ и дальнейшем обучением в 

нем с участием в научной работе, учащиеся не 

видят перспектив в занятии НИР, которая требует 

дополнительного времени. Таким образом, 

основным мотивационным подходом, 

привлечения учащихся к НИР, является 

демонстрация положительного влияния научной 

работы на: 

• профессиональную самоориентацию; 

• адаптацию к будущей учебе в ВУЗе; 

• получение дополнительных знаний. 

389


Основа внешней мотивации – публичное 

признание творческих успехов учащихся в форме 

вручения дипломов, грамот, сертификатов и т.д. 

Этап «студент». Главная потребность 

студентов – получение высшего образования, 

являющееся для молодого человека 

дополнительным преимуществом при 

трудоустройстве. 

Мониторинг мотивации студентов ТПУ к НИР 

позволил обобщить основные мотивы их участия 

в научной работе: 

• стремление повысить уровень образования; 

• материальное и моральное стимулирование; 

и мотивационные подходы, соответственно: 

• демонстрация перспектив занятия НИР 

сотрудниками ТПУ, основа которой 

своевременная информация о перспективах 

научной работы; 

• формирование форм и видов 

стимулирования. 

Поскольку НИРС – добровольная акция и 

возлагает на студентов дополнительные 

обязанности помимо учебного процесса, поэтому 

немногие студенты понимают полезность научноисследовательской 

работы, дающей более 

глубокие знания, умения и навыки. 

Следовательно, антимотивом для студентов к 

занятию НИР является не понимание перспектив 

занятий НИР. 

Этап «магистрант». Постоянный конкурс в 

магистратуру и, как следствие, постоянное 

расширение численности магистрантов 

(таблица 1), говорит о популярности 

магистратуры у определенного круга студентов. 

Чиленность маистратуры 

200 

150 

100 

50 

0 

61 65 

77 

107 

Рис. 1. Численность магистратуры 

103 

118 

178 

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 

Год 

Таким образом, при практическом отсутствии 

мотивации извне, побудительными причинами 

поступления в магистратуру и, тем самым, более 

целенаправленного участия в НИР, является 

внутренняя мотивация, а именно: 

• повышение образовательного уровня; 

• наработка научного задела для аспирантуры. 

Этап «аспирант». Основные внутренние 

мотивы молодежи при поступлении в 

аспирантуру, непосредственно связанны с их 

потребностями, а именно: 

• повышением уровня образования. В данном 

случае получение ученой степени является 

весомым аргументом в карьерном росте в 

планируемой сфере трудовой деятельности; 

• получением отсрочки от армии. 

Для основной массы выпускников ВУЗов 

антимотивом поступления в аспирантуру является 

низкая стипендия. Финансовый вопрос, 

касающийся небольшой стипендии, у 

выпускников, осмысленно поступающих в 

аспирантуру, отходит на второй план. При этом 

аспиранты, стремящиеся защититься, все же 

сталкиваются с финансовыми трудностями, а 

именно, с приобретением оборудования для 

исследований и оплатой расходов, порой не 

малых, связанных непосредственно с защитой 

диссертации. 

Поэтому общими мотивационными подходами 

для многих ВУЗов, повышающими эффективность 

аспирантуры, стали: 

• демонстрация перспектив получения ученой 

степени; 

• осуществление дополнительного 

финансирования аспирантов. 

Этап «молодые ученые». Доминирующей 

потребностью выпускников ВУЗов является 

трудоустройство на работу с хорошей оплатой 

труда и, желательно, с перспективой карьерного 

роста. Говоря о мотивации молодых ученых, 

следует помнить, что молодые ученые, прежде 

всего, являются сотрудниками подразделений 

ВУЗа. В настоящее время невысокая заработная 

плата в ВУЗе для «вчерашних» выпускников 

является основным антимотивом для начала 

трудовой деятельности в рамках ВУЗа, и 

соответственно, продолжению своей научной 

деятельности. Поэтому первая задача системы 

мотивации, касающейся молодых ученых, – 

накопление арсенала средств и инструментов 

работы с молодежью для ее привлечения на 

должности в ВУЗе. 

Как показал мониторинг, основными 

внутренними мотивами, являются: 

• независимость, причастность к ключевым 

планам развития университета, то есть 

участие в планировании стратегии и задач 

университета; 

• возможность получения руководящей 

должности в администрации ВУЗа, 

осуществление карьерного роста. 

Участники разных этапов траектории имеют 

разные частные мотивы. 

Общим в подходах к внешней мотивации 

молодежи к НИР для ВУЗов стала финансовая 

поддержка молодежи. 

Таким образом, формирование научной 

мотивации в условиях ВУЗа представляет собой 

процесс гармоничного сочетания научной 

390


деятельности с потребностями субъектов 

образовательной траектории в развитии 

профессионально-значимых качеств; система 

мотивации к НИР не может быть в достаточной 

мере эффективной без учета антимотивов, 

характерных для каждого этапа образования. 


1. Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б. Система 

НИРС-НТТМ – основа развития кадрового 

потенциала высшей школы//Сборник трудов 

Международной конференции «Инженерное 

образование и наука в мировом 

пространстве», Томск, 2006, С. 310–313 

2. Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б. Система 


работы студентов и молодых ученых 

//Современные техника и технологии: XI 

международная научно-практическая 

конференция студентов, аспирантов и 

молодых ученых. Труды в 2-х т. – Томск, 28 

марта–1 апреля: Изд. ТПУ, 2005 – Т. 2. – 

С.522–526 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ВУЗА, СПОСОБСТВУЮЩИХ 

ПРИВЛЕЧЕНИЮ ТАЛАНТЛИВОЙ МОЛОДЕЖИ К НАУКЕ 

Юрмазова Т.А., Зольникова Л.М., Даниленко Н.Б. 

Томский политехнический университет, г. Томск, пр. Ленина 30, 634034 

E-mail: dan-nina@yandex.ru 

Статья выполнена в рамках проекта РНП.2.2.2.4.4831 «Создание научно-методической базы 

поддержки и продвижения молодежи по траектории учащийся–студент–магистрант–аспирант–докторант 

в системе НИРС-НТТМ» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного 

потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» 

Проблема 

профессионального 

самоопределения сегодня важна как никогда 

раньше, это обусловлено рядом причин, прежде 

всего социального и экономического характера. 

Неадекватный профессиональный выбор 

(несоответствующий способностям и складу 

характера учащегося) может в дальнейшем 

привести к потере интереса к получению 

образования вообще и к разочарованию в 

собственном выборе в частности. Последнее 

приводит к участившимся переходам студентов на 

другие факультеты или в другие вузы, 

препятствует не только профессиональному, но и 

личностному росту. Помочь учащимся в 

профессиональном самоопределении призваны не 

столько профильные классы школ и гимназий, 

сколько Центры довузовской подготовки (ЦДП) 

ВУЗов. Главной целью ЦДП является выход за 

рамки школьной программы, развитие интереса 

учащихся к научно-исследовательской работе 

(НИР), практической и творческой деятельности, 

помощь в ранней профориентации школьников. 

При этом необходимо учитывать подготовку 

учащихся к поступлению в ВУЗы и обеспечение 

возможности успешного продолжения 

образования в высшей школе. 

В отличие от классов профильного обучения, 

существующих в школах, в которых отсутствует 

приборная база, ЦДП обладает более широкими 

возможностями, имея на базе ВУЗа оснащенные 

лаборатории с квалифицированными научными 

сотрудниками. Таким образом, слушатели ЦДП 

имеют возможность познакомиться с данными 

лабораториями, провести некоторые 

экспериментальные исследования и более точно 

определиться в своем профессиональном выборе 

[1]. 

Приобщение учащихся к научноисследовательской 

деятельности, которое еще 

недавно было своего рода экзотикой, в настоящее 

время заняло прочное место в работе 

университетов. Задача ВУЗов заключается не 

только в том, чтобы дать человеку всесторонние 

знания, необходимые для того, чтобы стать 

полноценным гражданином, но и развитии 

творческого потенциала. 

Значительная роль в создании условий для 

саморазвития личности и ранней 

профессиональной самоориентации отводится 

научно-исследовательской работе, которая 

позволяет наилучшим образом учесть 

особенности личности в процессе 

индивидуальных и групповых исследований под 

руководством специалистов [2]. 

Результаты научных работ школьники 

обобщают с помощью научного руководителя и 

представляют на научных конференциях 

школьников различного уровня. Зачастую, 

школьники, став студентами, продолжают свою 

научную деятельность по той же научной 

проблеме, которая в последствии становится 

темой дипломной работы, или даже диссертации. 

Раннее приобщение школьников к научноисследовательской 

работе необычайно 

благотворно, потому что школьники становятся 

людьми увлеченными, приучаются к 

391


целенаправленной и разнохарактерной 

деятельности, овладевают умениями и навыками 

проведения исследовательской работы. Став 

студентами, такие ребята обычно сами ищут 

возможность продолжать научные исследования, 

что в конечном итоге должно привести к более 

ранней и полной реализации творческих 

способностей. 

Таким образом, функционирует и развивается 

научно-образовательная траектория школьник – 

студент – магистрант – аспирант – докторант. 

Для обеспечения непрерывной работы всех 

звеньев данной траектории необходимо 

представить все структуры ВУЗа, во 

взаимодействии. Ниже приведена возможная 

схема (рис.1) взаимодействия подразделений 

ВУЗа в данном направлении, на примере Томского 

политехнического университета. 

Рис.1 Схема взаимодействия подразделений ВУЗа 

Взаимодействие по данной схеме может 

осуществляться следующим образом: 

0 – Взаимодействие ЦДП со школами г. 

Томска, с целью информирования школьников о 

возможностях центра и привлечения их к 

занятиям по различным формам довузовской 

подготовки. 

1 – ЦДП распределяет школьников по 

соответствующим формам довузовской 

подготовки в зависимости от профессиональной 

ориентации школьника. 

2 – ЦДП собирает статистические данные по 

результатам года обучения школьников. На 

данном этапе происходит также выявление 

талантливых и способных к НИР слушателей 

центра (уже студентов 1 курса). 

3 – Информация о поступивших студентах 

способных к занятиям НИР передается в деканаты 

факультетов. 

392


4 – Деканы факультетов в свою очередь 

передают информацию зам. декана по НИР. 

5 – Взаимодействие между ответственными по 

НИР кафедр и зам. декана по НИР. 

6 – Распределение студентов по различным 

научным направлениям каждой кафедры. 

7 – Представители кадрового резерва и 

аспиранты, работающие на кафедре и активно 

занимающиеся НИР, могут быть руководителями 

студентов и школьников. 

Таким образом, взаимодействие по траектории 

«учащийся – студент – магистрант – аспирант – 

докторант» будет проводиться не только в 

прямом, но и в обратном направлении, тем самым, 

сохраняя непрерывность и преемственность на 

всех этапах, а также сохраняя, развивая и создавая 

традиции научных школ. И, кроме того, ВУЗ 

получает возможность проводить отбор 

поддержку и продвижение талантливой молодежи. 


1. Юрмазова Т.А., Даниленко Н.Б Опыт 


работы школьников в системе непрерывного 

образования «школа – вуз» // Сборник трудов 

XII Международной научно-практической 

конференции студентов и молодых ученых 

"Современные техника и технологии", Томск: 

Изд-во Томского политехн. ун-та, 2006, Т.2., 

С. 512-513 

2. Юрмазова Т.А., Даниленко Н.Б., Савельев 

Г.Г. Роль научно-исследовательской работы 

школьников и студентов в образовательном 

процессе // Сборник трудов Международной 

конференции «Инженерное образование и 

наука в мировом пространстве», Изд-во ТПУ, 

Томск, 2006. С. 328-332 

ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ К УЧАСТИЮ В НАУЧНО- 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ 

Триханова Н.В., Калинина Т.Н. 


Е mail: avt@prim.ce.cctpu.edu.ru 

Участие студентов в научноисследовательской 

работе позволяет студенту 

глубже изучать конкретные дисциплины, 

приобретать знания и практические навыки, 

осваивать выбранную профессию. Все аспиранты, 

обучающиеся на факультете автоматики и 

вычислительной техники, и молодые ученые 

факультета начали заниматься научноисследовательской 

работой в студенческие годы. 

Очевидно, занятия научно-исследовательской 

работой приносят большую пользу в развитии 

интеллектуальных способностей и 

профессиональном росте студента. 

При обучении на технических факультетах на 

первом и втором курсах изучают 

фундаментальные дисциплины: математику, 

физику, инженерную графику. Изучение 

спецкурсов начинается на третьем и на четвертом 

курсах. Поэтому студенты поздно начинают 

заниматься научно-исследовательской работой и 

до завершения обучения в университете не 

успевают сделать значительный объем НИР. 

Как же начинают студенты заниматься научноисследовательской 

работой? 

Некоторые студенты сами проявляют 

инициативу, подходят к преподавателю, говорят о 

своем желании заниматься научноисследовательской 

работой и просят 

преподавателя предложить тему НИР. Например, 

аспирант АВТФ Мальчуков А.Н., во время 

обучения на втором курсе подошел к доценту 

Осокину А.Н. и попросил предложить тему 

научно-исследовательской работы. А.Н.Осокин 

порекомендовал литературу для изучения, и в 

начале третьего курса Мальчуков А.Н. стал 

заниматься под руководством Осокина А.Н. 

Работа Мальчукова А.Н. была успешной, 

Мальчуков А.Н. представлял научноисследовательские 

работы на конкурсы НИР 

студентов ТПУ и Всероссийские конкурсы НИР и 

ВКР, неоднократно награжден дипломами, был 

лауреатом конкурса «Лучший студент 2006 г. 

ТПУ, награжден медалью Федерального агентства 

образования РФ, за магистерскую работу 

Мальчуков А.Н. награжден медалью РАН. 

Аспирант Вичугов В.Н. во время обучения на 

первом курсе пришел в отдел организации научноисследовательской 

работы студентов и молодых 

ученых ТПУ и попросил найти руководителя 

научно-исследовательской работы на тему 

«Нейронные сети». Вичугова В.Н. направили к 

профессору кафедры вычислительной техники 

В.Г. Спицыну, через некоторое время Вичугов 

В.Н. стал заниматься научно-исследовательской 

работой под руководством Г.П. Цапко, 

профессора, заведующего кафедрой автоматики и 

компьютерных систем. Вичугов В.Н. за время 

обучения в ТПУ успешно участвовал в 

предметных олимпиадах всех уровней 

(университетских, областных и Всероссийских), 

выступал с докладами на научно-практических 

конференциях, опубликовал 11 статей и докладов, 

393


три раза был лауреатом конкурса «Лучший 

студент года ТПУ», является лауреатом Премии 

Томской области в сфере науки, образования и 


Преподаватели, руководители НИРС в 

процессе учебной работы со студентами 

выбирают лучших студентов и предлагают 

студентам заняться научной работой. Часто 

научно-исследовательская работа выполняется во 

время производственной практики, в рамках 

выполнения курсовых и дипломных работ. 

Например, доцент кафедры вычислительной 

техники Кутявина С.К. проводит разъяснительную 

работу среди студентов третьего курса, выбирает 

несколько студентов, подбирает темы научноисследовательских 

работ для студентов, 

предлагает студентам пройти производственную 

практику на кафедре и поработать по 

предложенной тематике. В учебном году, т.е. на 

четвертом курсе, студенты продолжают научноисс-ледовательскую 

работу, затем выполняют 

выпускную квалификационную работу бакалавра 

научно-исследовательского типа. На пятом курсе 

студенты под руководством доцента Кутявиной 

С.К. продолжают заниматься научноисследователь-ской 

работой, в весеннем семестре 

выполняют выпускную квалификационную 

работу. По такому методу занимались НИР 

студенты Ленева Е.Н. и Сапрунова А.В. Ленева 

Е.Н. и Сапрунова А.В. выступали в феврале 2007 

г. с докладами на V Всероссийской научнопрактической 

конференции студентов, аспирантов 

и молодых ученых «Молодежь и современные 

информационные технологии», представили 

научно-исследовательские работы на 

Всероссийский открытый конкурс НИР студентов, 

представили ВКР на Всероссийские конкурсы 

ВКР, награждены дипломами Всероссийских 

конкурсов ВКР в г. Йошкар-Ола (Марийский 

ГТУ) и в г. Владивостоке, Владивостокский 

государственный университет экономики и 

сервиса (ВГУЭС). 

В весеннем семестре студентки Ленева Е.Н. и 

Сапрунова А.В. продолжают научно-исследовательскую 

работу и выполняют выпускную 

квалификационную работу. Доцент Кутявина С.К. 

уделяет много времени и внимания студентамдипломникам, 

занимающимися научно-исследовательской 

работой. 

Один из способов привлечения студентов к 

участию в научно-исследовательской работе 

студентов – проведение бесед со студентами в 

группе или перед потоком. В группе лучше всего 

беседу может провести куратор, если он знаком с 

тематикой научной работы преподавателей 

кафедры. Автор доклада имеет опыт проведения 

бесед в группе. После бесед студенты группы 

второго курса выполнили НИР и подали на 

конкурс НИР студентов ТПУ четыре научноисследовательские 

работы, одна из этих работ 

была отмечена дипломом. 

Перед потоком студентов целесообразно 

выступать заведующему кафедрой или ведущему 

доценту или профессору. 

Участие студентов в научно-практических 

конференциях – эффективный способ 

привлечения студентов к научноисследовательской 

работе. Студенту хочется 

выступить на конференции, а чтобы выступить, 

надо выполнить научно-исследовательскую 

работу, надо, чтобы был преподаватель, 

руководитель НИР. Можно привести много 

примеров, когда участие студента в научноисследовательской 

работе было вызвано желанием 

сделать доклад на конференции. 

Использование сайтов с информацией о 

научно-исследовательской работе студентов 

факультета и кафедры играет положительную 

роль в деле вовлечения студентов в научноисследовательскую 

работу. На сайте должны быть 

сведения об организации НИР студентов в ТПУ и 

на факультетах, сведения об основных 

мероприятиях (конкурсах НИР, олимпиадах, 

конференциях), сведения об успехах студентов. 

На технических факультетах студентов можно 

привлекать к участию в научно-исследовательской 

работе на базе курсов информатики и 

программирования. 

В сентябре 2004 г. на некоторых факультетах 

начались занятия в группах элитного образования. 

Студенты групп элитного образования 

обязательно должны участвовать в научноисследовательской 

работе. 

Один из способов привлечения студентов к 

участию в научно-исследовательской работе – это 

вовлечение студентов в работу молодежных 

научных объединений, студенческих 

конструкторских бюро, студенческих научноисследовательских 

лабораторий и госбюджетных 

научно-исследовательских лабораторий. 

На факультете автоматики и вычислительной 

техники Томского политехнического 

университета работают три студенческие научные 

объединения и одно научное объединение 

молодых ученых. На кафедре «Вычислительной 

техники» (ВТ) работает студенческое 

конструкторское бюро (СКБ) «Сигнатура», 

научный руководитель старший преподаватель 

А.Г. Столяров, студенческая научноисследовательская 

«Лаборатория 

Геоинформационные системы» и научное 

объединение молодых ученых «Лаборатория 

Геоинформационные системы», под руководством 

профессора Н.Г. Маркова. 

На кафедре «Автоматики и компьютерных 

систем» (АиКС) работает студенческое 

конструкторское бюро «Протар» под 

руководством доцента В.Н. Скороспешкина. 

394


На кафедре прикладной математики в 2006 г. 

организовано и приступило к работе молодежное 

научное объединение под руководством доцента 

Зимина В.П. 

СКБ «Сигнатура» работает на кафедре ВТ с 

1985 г. Основателем СКБ является доцент 

кафедры В.В. Салит, до 2004 г. В.В. Салит 

руководил работой СКБ. В СКБ работают 15 – 20 

студентов старших курсов и 3 – 4 магистранта. В 

настоящее время руководят работой студентов 

старший преподаватель Столяров А.Г., доцент 

Кутявина С.К., ассистент Меркулов С.В. Тематика 

научно-исследовательских работ студентов 

связана с диагностированием цифровых устройств 

и автоматизацией проектирования цифровых 

устройств. 

Члены студенческой научноисследовательской 

«Лаборатории ГИС» 

осуществляют разработку современных 

информационных технологий с применением 

геоинформационных систем в различных областях 

науки и производства. Разрабатываемое 

программное обеспечение внедряется и успешно 

применяется в организациях и на предприятиях г. 

Томска. 

Работой студентов руководят молодые ученые 

МНО «Лаборатория ГИС», среди которых восемь 

кандидатов технических наук. 

Несколько членов студенческой научноисследовательской 

«Лаборатории ГИС» работают 

в лаборатории «Моделирование месторождений 

нефти и газа» на кафедре «Оптимизация систем 

управления» под руководством доцента кафедры 

ВТ А.А.Захаровой. В 2005 г. студенты, 

работающие под руководством А.А. Захаровой, 

представили научно-исследовательские работы на 

университетский и Всероссийские конкурсы НИР 

и ВКР. На всех конкурсах представленные НИР и 

ВКР награждены дипломами. 

В молодежных научных организациях 

студенты приобретают опыт коллективной 

работы, опыт научно-исследовательских работ. 

В работе МНО имеются трудности, 

препятствующие успешной работе. На кафедрах 

ВТ и АиКС для СКБ нет отдельных помещений, 

СКБ используют компьютерные классы в часы, 

свободные от занятий. 

Имеются трудности в снабжении 

микросхемами, деталями, которые необходимы 

для работы. Работа руководителей МНО 

практически не оплачивается. Работа 

руководителей МНО планируется в разделе 

«Методическая работа», но запланированные часы 

не соответствуют тому времени, которое 

затрачивает руководитель. Имеются трудности в 

приобретении лицензированного программного 

обеспечения. 

Несмотря на трудности, МНО необходимо 

поддерживать и развивать, так как работа в 

коллективе МНО развивает профессиональные 

навыки студентов, умение выполнять научные 

исследования и конструкторские работы. 

Для привлечения студентов к участию в 

научно-исследовательской работе необходимо 

применять все перечисленные способы. 


1. Триханова Н.В. Опыт работы молодежных 

научных объединений на факультете 

автоматики и вычислительной техники 

Томского политехнического университета. 

//Сборник трудов Международной 

конференции «Инженерное образование и 

наука в мировом пространстве» GEER, 

посвященной 110-летию основания Томского 

политехнического университета и 100-летию 

первого выпуска сибирских инженеров. 1 – 2 

июня, 2006 г., Россия, Томск. 

ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ И МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ КОМАНДЫ 

ВУЗА ДЛЯ УЧАСТИЯ В ОБЛАСТНОЙ ОЛИМПИАДЕ ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ 


Франковский Б.А. 

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр.Ленина, 30 

E-mail:dsa@lcd tpu.ru 

При подготовке команды к областной 

олимпиаде руководитель команды решает две 

основные задачи: 

Первая – сформировать команду к 

выступлению на олимпиаде. 

Практика показывает, что команда достигает 

высоких результатов тогда, когда её 

формирование и подготовку начинают с первого 

семестра. В том случае если команда формируется 

во втором семестре (феврале) из участников 

внутри вузовской олимпиады команда высоких 

результатов не достигает, не хватает времени на её 

подготовку. 

Выбор кандидатов в команду, числом не более 

10 человек, основан на следующих правилах: 

- кандидат должен иметь начальную 

подготовку по начертательной геометрии, 

которая дается в ряде средних школ, 

специализированных профтехучилищах, 

колледжах, лицеях и техникумах; 

395


- кандидат наряду с начальной подготовкой по 

графическим дисциплинам должен также иметь 

хорошую подготовку, как по точным, так и по 

гуманитарным дисциплинам, т.е. должен быть 

всесторонне развитым; 

- кандидат должен обладать 

коммуникабельностью, 

трудолюбием, 

настойчивостью, дисциплинированностью и 

амбициозностью; 

- одним из самых важных факторов при 

комплектовании команды является желание 

студентов изучать дополнительные разделы 

начертательной геометрии и выступать на 

областной олимпиаде; 

- команду лучше всего формировать из 

студентов одного факультета, в этом случае 

процесс подготовки проходит более 

организованно. 

Вторая – подготовить команду к выступлению 

на олимпиаде. 

На олимпиаде по начертательной геометрии 

участникам предлагают решить три задачи, две из 

них смешанные, Смешанные задачи представляют 

собой совокупность простейших метрических и 

ряде позиционных задач, что приводит к 

этапности решения смешанных задач. 

На первом этапе составляются алгоритмы 

решения простейших задач одним из способов, 

который знаком студентам. Для решения задач 

другими способами руководителей излагаются 

дополнительные разделы начертательной 

геометрии. Затем проводится анализ способов 

решения, который позволяет определить и 

рекомендовать рациональный способ решения 

однотипных задач. 

К простейшим метрическим и позиционным 

задачам можно отнести следующие: 

1. Определить точку пересечения прямой с 

плоскостью. 

2. Построить линию пересечения между двумя 

плоскостями. 

3. В плоскости отсека через любую её точку 

провести главные линии (горизонталь, 

фронталь), а также линии наибольшего ската. 

4. По заданной проекции точки, 

принадлежащей плоскости, построить её 

вторую проекцию. 

5. Через заданную прямую провести плоскость 

параллельную другой прямой или плоскости. 

6. Через точку, принадлежащую прямой 

провести плоскость, перпендикулярную этой 

прямой. 

7. Через точку провести прямую или плоскость 

параллельную заданной плоскости. 

8. Создать ориентированную плоскость по 

заданной прямой и выбранной точке, 

принадлежащей другому геометрическому 

образу (прямой, плоскости и т.д.). 

9. Построить следы плоскости по заданной её 

линии ската. 

10. Построить недостающий след плоскости по 

её заданному следу и точки принадлежащей 

этой плоскости. 

11. Определить натуральную величину прямой и 

углы её наклона к плоскостям проекций. 

12. На прямой найти точку равноудаленную от 

плоскостей проекций Н и V и т.д. 

Точность выполнения простейших задач 

определяется умением выполнять следующие 

геометрические построения: 

1. Из любой точки прямой восстановить 

перпендикуляр к этой прямой. Или из точки 

опустить перпендикуляр на прямую. 

2. Через точку провести прямую параллельную 

заданной прямой. 

3. Через середину двух параллельных прямых 

провести прямую им параллельную. 

4. Деление отрезка прямой на n частей. 

5. Построение и деление углов. 

6. Деление окружности на равные части, 

построение правильных многоугольников. 

7. Замечательные точки треугольника: 

определить центры описывающей и 

вписанной окружности, а также его 

ортоцентр и центр тяжести. 

8. Через точку провести касательную к 

окружности и т.д. 

На втором этапе составляются алгоритмы 

решения задач, состоящих из двух-трех 

простейших. Для успешного решения этих задач, 

руководитель излагает раздел «Способы 

преобразования чертежа» и теорию 

«Геометрического места точек». К этим задачам 

можно отнести следующие: 

1. Определить кратчайшее расстояние между 

скрещивающимися прямыми. 

2. Определить расстояние от точки до 

ортоцентра треугольника. 

3. Найти угол между пересекающимися 

отсеками двух плоскостей. 

4. Построить проекции шара заданного радиуса, 

касательно к плоскости и с центром на 

прямой. 

5. Пересечь заданные прямые прямой линией 

параллельной какой-либо прямой. 

6. Построить геометрическое место точек, 

равноудаленных от параллельных прямых и 

т.д. 

В течение двухэтапной подготовки студенты 

глубже овладевают теоретическим материалом и 

приобретают опыт самостоятельного составления 

алгоритма решения смешанных задач, что 

позволяет перейти к третьему этапу, т.е. к 

непосредственному решению смешанных задач 

олимпийского уровня. 

К олимпийским задачам можно отнести задачи 

следующей сложности: 

1. Построить равнобедренный треугольник 

АВС по его основанию АВ, если вершина С 

396


удалена от основания на 40мм и находится на 

плоскости Р(Р н ,Р v ). 

2. Построить проекции куба с основанием 

АВСD со стороной ВС на прямой ВМ, если 

дана сторона куба АВ и горизонтальная 

проекция перпендикулярной к ней прямой 

ВМ. 

3. Построить проекции прямого кругового 

конуса, основание которого имеет радиус 20 

мм и лежит на плоскости Р(Р н ,Р v ), если дана 

точка S – вершина конуса и т.д. 

Для решения третьей задачи на построение 

линии пересечения взаимно пересекающихся 

поверхностей составляются алгоритмы решения, 

как для способа секущих плоскостей, так и для 

способов секущих сфер, и закрепляются 

выявленные особенности построения линий 

пересечения. 

Двух часовые занятия по подготовке 

олимпийской команды проводятся один раз в 

неделю, по рабочим программам для первого тура 

– вузовской олимпиады и второго тура – 

областной олимпиады. 

Первое занятие – организационное, студенты 

знакомятся друг с другом, руководитель 

объясняет значение участия в олимпиадах как для 

ВУЗа, так и для студентов, знакомит с планами 

работы коллектива, составляется график занятий, 

и решаются индивидуальные вопросы студентов, а 

также выдается задание (2-4 задачи и материал 

для повторения). План работы на следующие 

занятия доводится на предыдущем занятии. На 

второе занятие студенты должны прийти с 

пониманием, что они вместе команда, которая 

ответственна перед своим университетом. 

Второе занятие и последующие вплоть до 

середины декабря проводятся по такому плану: 

• первые 20 – 25 минут решаются домашние 

задачи способами известными студентам и 

закрепляется теоретический материал, на 

котором основано решение; 

• затем в течение 20 минут руководителем 

излагается материал, который позволяет 

решать домашние задачи другими способами. 

Проводится анализ способов решения задач, 

который позволяет для группы задач 

определить рациональный способ их 

решения. Особенно надо больше уделять 

внимание тем способам, которые плохо 

усваиваются студентами, но ведут к более 

простому решению задач: 

• в течение оставшегося времени, решаются 

задачи подобранные руководителем, 

сложность которых нарастает по мере 

глубины изучения темы и в конце достигает 

уровня олимпийских задач вузовской 

олимпиады. 

В конце второй декады декабря проводится 

вузовская олимпиада. К этому времени студенты 

команды дополнительно прозанимаются 24 – 30 

часов и глубже освоят разделы начертательной 

геометрии. По результатам вузовской олимпиады 

окончательно формируется команда из 6 человек 

для участия в областной олимпиаде. 

Подготовка команды ко второму туру – 

областной олимпиаде начинается в конце февраля 

и продолжается до третьей декады апреля. В 

конце апреля проходит областная олимпиада. 

Занятия проходят по выше изложенному 

плану, только решаемые задачи соответствуют 

уровню олимпийских задач областной олимпиады. 

Единственным изменением, вносимым в план, 

можно считать устный опрос студентов по 

составлению алгоритмов задач, ранее решенных. 

Устный опрос позволяет развить логику 

пространственного мышления. 

План решения олимпийских задач и их 

графические построения студенты аккуратно 

заносят в отдельные тетради, что позволяет им 

перед днем олимпиады быстро повторить решения 

задач. Задачи решаются несколькими способами, 

т.к. на олимпиаде за каждый новый вариант 

решения добавляются дополнительные баллы. 

Ко дню проведения олимпиады руководитель 

должен познакомить студентов с методикой 

начисления баллов графических решений задач. 

Особый акцент делается на культуру выполнения 

проекционных чертежей и поведение олимпийцев. 

Предложенная методика организации и 

подготовки олимпийской команды была 

апробирована в 2005-2006 учебном году, в 

результате на областной олимпиаде по 

начертательной геометрии команда ТПУ заняла 1- 

е командное место и завоевала все три призовых 

места. Ширшина А.А., студентка МСФ заняла 1-е 

личное место, Святкин Л.А., студент ЕНМФ – 2-е 

личное место, Санникова Е.А., студентка ЭФФ – 

3-е личное место. 

397


ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ И СТУДЕНЧЕСКИХ ПРОЕКТНЫХ ГРУПП К 

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

Ярымова И.А., Куташова Е.А. 

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 

Россия, г. Томск, пр. Ленина, 40 

E-mail: eak@main.tusur.ru 

Так сложилось, что интерес молодежи к 

научной деятельности в настоящее время 

значительно ослабел. Причин множество, это и 

рост платного обучения, и снижение количества 

студентов, получающих стипендии и, как 

следствие, возникающая необходимость работать. 

Образование отходит на второй план. Внеучебное 

время для большинства студентов становится 

рабочим. В тоже время у студентов формируется 

новый тип личности, ориентированный на 

индивидуализм, приоритет частного интереса, 

расчет на свои силы. Так, у современных 

студентов формируется новая система ценностей, 

которая диктуется рыночной экономикой. 

Однако изменения, происходящие в научной и 

технической, политической и экономической, 

социальной и культурной сферах требуют хорошо 

образованных, творчески мыслящих 

специалистов, способных воздействовать на 

уровень производственного и общественного 

развития государства. Развитие творческого 

потенциала молодежи и интенсивное вовлечение 

студентов в научно-исследовательскую 

деятельность университета должно быть 

приоритетным направлением современного 

образования. 

Привлечение 40 % - 60 % студентов к НИР 

является одним из основных элементов 

Инновационной образовательной программы 

Томского государственного университета систем 

управления и радиоэлектроники, реализуемой в 

рамках Приоритетного национального проекта 

«Образование». 

В ТУСУРе по итогам 2005/2006 уч. года доля 

студентов старших курсов, участвующих в 

выполнении научных исследований, не 

превышала 10 %. Такое положение потребовало 

пересмотра системы организации научной работы 

студентов и поиска радикальных путей изменений 

ее структуры, способствующих развитию научнотехнического 

творчества студентов, 

ориентированную на подготовку 

конкурентоспособных специалистов для 

современного наукоемкого производства. 

Для планирования и организации научноисследовательской 

работы студентов необходимо, 

прежде всего, выделить основные формы участия 

студентов в НИР. 

Научно-исследовательская работа студентов 

включает выполнение индивидуальных и 

коллективных научных исследований, 

результатом которых может быть подготовка 

отчетов, доклады по исследуемым проблемам на 

научных конференциях, публикации результатов 

НИРС, участие в различных конкурсах НИР. 

Реализация научного творчества студентов через 

публикации, участие в конкурсах и конференциях 

во многом зависит от действенности механизмов 

планирования, информирования, организации и 

контроля участия преподавателей и студентов [3]. 

Одним из этапов в достижении поставленной 

задачи стал ряд мероприятий по индивидуальному 

информационному обеспечению студентов и 

руководителей НИР о планируемых и проводимых 

ежегодно научных мероприятиях. Информация по 

конференциям, выставкам, конкурсам научных 

работ, стипендиям и грантам регулярно 

размещается на официальном сайте ТУСУРа и 

предоставляется ответственным за НИРС на 

кафедрах. 

Немаловажным моментом является и развитие 

мотивации у студентов к научной работе. С этой 

целью в разделе сайта ТУСУР регулярно 

размещается информация о победителях 

различных конкурсов и участниках конференций, 

отмеченных дипломами и премиями за лучшие 

доклады. Проводиться ежегодный рейтинг среди 

студентов, по результатам которого 

присваиваются звания «Отличник НИРС» и 

«Активист НИРС», дающие право на получение 

денежных надбавок к базовой стипендии и 

преимущества при поступлении в аспирантуру. 

Еще одной формой НИРС является участие в 

бюджетных и внебюджетных научных 

исследованиях, включенных в планы НИР вуза. 

Студенты могут участвовать в работах, 

финансируемых из средств университета и 

коммерческих предприятий, выполнять работу в 

рамках грантов (Минобрнауки РФ, иных 

Министерств, ведомств, фондов РФФИ, РГНФ и 

др.). 

Профессорско-преподавательский состав 

кафедр в сотрудничестве с аспирантами и 

представителями НИИ курируют НИР по научным 

направлениям вуза, к которым активно 

привлекаются студенты. Наиболее продуктивным 

механизмом организации и развития НИРС может 

служить решение вопросов оплаты труда 

профессорско-преподавательского состава и 

научных работников, систематически и успешно 

руководящих научно-исследовательскими 

работами студентов. 

Также научная работа студентов предполагает 

участие их в НИР, выполняемых преподавателями 

398


и сотрудниками университета в научных 

структурных подразделениях и учреждениях 

вузов: НИИ, СКБ, КБ, СИБ и т.п., на 

общественных началах без оплаты или с 

получением студентами заработной платы. Это 

позволяет студентам наиболее полно освоить 

научные методы и специфику выполнения научноисследовательских 

работ, приобрести навыки 

работы в научных коллективах и организациях, а 

их научным руководителям отобрать для себя 

потенциальных аспирантов и перспективных 

научных сотрудников. В начале 2005/2006 уч. года 

в университете действовало 26 СКБ (20 при 

кафедрах и 6 в филиалах университета в НИИ); к 

началу 2006/2007 уч. было создано 4 СКБ, что 

позволило обеспечить рабочими местами более 50 


Наиболее оптимальным и перспективным 

направлением стало создание групп проектного 

обучения (ГПО). Такая форма организации НИРС 

позволяет студентам младших курсов параллельно 

с теоретической подготовкой приобрести навыки 

проектно-конструкторской и научноисследовательской 


Основной задачей ГПО является привлечение 

студентов в науку на самых ранних этапах 

обучения в вузе. Многие студенты, поступив в 

вуз, обладают огромным потенциалом для 

саморазвития, самореализации, но порой не всегда 

находят применение своим возможностям. 

Очевидно, что на данном этапе им необходима 

поддержка, ориентир, направление собственных 

действий в реализации своего научно-творческого 

потенциала [1]. 

Для проведения группового проектного 

обучения из числа студентов, как правило, 3 и 4 

курсов, создаются проектные группы. Для 

участников проектных групп разрабатываются и 

утверждаются индивидуальные учебные планы, 

после чего ГПО для таких студентов является 

обязательным. 

Учебным планом и программой ГПО 

предусмотрена отдельная дисциплина «Групповое 

проектное обучение», планируемая для освоения 

проектной группой в течение 4 семестров, начиная 

с осеннего семестра 3 курса обучения (общий 

объем 420 часов). Нормативное время загрузки 

каждого студента в период проектирования 

составляет 6 часов в неделю, из них 2 часа 

обязательных аудиторных (лабораторных) и 4 часа 

самостоятельных (факультативных). В случае если 

индивидуальный план предусматривает 

включенное обучение, то время, отводимое на 

ГПО, соответственно увеличивается. 

Индивидуальным учебным планом 

предусматривается изучение в процессе 

проектирования некоторых дисциплин, 

программы которых соответствуют содержанию 

проекта (включенное обучение), а также замена 

ряда учебных форм (курсовые работы и проекты, 

практика, лабораторные работы и др.) 

соответствующей работой над проектом в рамках 

ГПО [1, 2]. 

Участники проектных групп обеспечиваются 

рабочими местами в специально организованных, 

технологически оборудованных лабораториях 

ГПО на кафедрах, Реализуемые научные имеют 

необходимую материально-техническую 

поддержку. 

Начальным этапом ГПО является конкурс 

(поиск) инновационных идей, проектов и 

предложений, которые могут быть реализованы в 

форме создания новых наукоемких изделий и 

технологий, востребованных на рынке. Конкурс 

организуется кафедрами и научными 

подразделениями университета (НИИ, КБ, СКБ и 

др.). В конкурсе участвует как преподавательский 

и инженерный персонал вуза, так и студенты, 

которые могут выдвигать свои предложения, а 

также предприятия и фирмы, заинтересованные в 

разработке и выпуске новой продукции. 

Некоторыми разработками студентов уже 

пользуются в городе. К примеру, рекламное табло 

на губернаторском рынке. Это единичные случаи, 

но и проектное обучение находиться только на 

начальной стадии своего становления. 

Работа проектной группы организуется как 

составная часть процесса подготовки 

высококвалифицированных, востребованных на 

рынке труда специалистов. Реализация идеи 

проходит все основные стадии опытноконструкторской 

разработки: от технического 

задания до опытного образца или опытной партии. 

За время проектирования группа выполняет 

значительный объем работ, включающий [1]: 

- анализ проблемы, разработку технического 

задания; 

- организацию работы коллектива 

исполнителей, принятие исполнительских 

решений в условиях различных мнений; 

- разработку структурных, функциональных и 

принципиальных схем, экспериментальные 

исследования; 

- макетирование, или создание опытного 

образца устройства или системы; 

- составление технической документации, 

включая инструкции по эксплуатации, программы 

испытаний, технические условия; 

- наладку, испытания и опытную эксплуатацию 

образца; 

- составление обзоров и отчетов по 

результатам проводимой работы; 

- изучение рынка, разработку бизнес-плана; 

- проведение проектных расчетов и техникоэкономическое 

обоснование; 

- нахождение оптимальных решений по 

вопросам качества продукции, стоимости, 

экологической безопасности. 

Каждый из студентов – членов проектной 

группы выполняет в проекте свою определенную 

399


роль (организация ГПО подразумевает создание 

коллектива, где каждый из участников должен 

стать по-настоящему профессионалом своего 

дела). Все проектирование осуществляется под 

наблюдением и контролем структурного 

подразделения, проводившего конкурс проектов и 

сформировавшего проектную группу. Это же 

подразделение через руководителя-консультанта 

группы занимается материальным обеспечением 

работ, поиском инвесторов, взаимодействием 

группы с различными фирмами и организациями. 

Если проект выполняется по инициативе или в 

интересах сторонних фирм, то между этими 

фирмами и университетом устанавливаются 

договорные отношения, а со студентами могут 

заключаться договоры на целевую контрактную 

подготовку с предоставлением дополнительных 

услуг. Проектная группа сохраняет авторское 

право на разработанный проект. Проект может 

быть использован университетом или 

предприятием, где проводилось проектирование, 

для учебных и научно-практических целей. На 

завершающем этапе вуз оказывает проектной 

группе содействие и помощь в трудоустройстве и, 

даже в организации собственного предприятия. В 

процессе или по завершении работы над проектом 

проектная группа может принимать участие в 

конкурсе на замещение вакантных мест в 

студенческом бизнес-инкубаторе (СБИ). 

Введение группового проектного обучения в 

учебную программу позволило привлечь к НИР 

более 25 % студентов. На данном этапе оно 

является приоритетным направлением в 

подготовке будущих специалистов высокой 

квалификации и оптимальным решением 

проблемы привлечения студентов к научному 

творчеству. В перспективе данная система 

подготовки в томском вузе позволит выпускать 

инженеров и высококвалифицированных 

специалистов, которые смогут создавать не только 

инновационный продукта, но и успешно 

продвигать его на рынок. 


1. Групповое проектное обучение. Сборник 

нормативных материалов / Под ред. Г.С. 

Шарыгина. – Томск: Изд-во Том. гос. ун-та 

систем управления и радиоэлектроники, 

2006. – 72 с. 

2. Организация научно-исследовательской 

деятельности студентов в вузах России: 

Монография. В 3-х ч. Часть первая. 

Основные предпосылки организации и 

развития научно-исследовательской 

деятельности студентов в вузах. - 2-е изд., 

испр. и доп. / ГУУ. – М., 2002. – 216 с. 

3. Организация научно-исследовательской 

деятельности студентов в вузах России: 

Монография. В 3-х ч. Часть первая. 

Методические рекомендации по 

финансированию, стимулированию, 

кадровому обеспечению научноисследовательской 


вузах / ГУУ. – М., 2002. – 211 с. 

400

Ð¢ÑÑÐ´Ñ. Ð¢Ð¾Ð¼ 3 - Ð¢Ð¾Ð¼ÑÐºÐ¸Ð¹ Ð¿Ð¾Ð»Ð¸ÑÐµÑ Ð½Ð¸ÑÐµÑÐºÐ¸Ð¹ ÑÐ½Ð¸Ð²ÐµÑÑÐ¸ÑÐµÑ

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

Ð¢ÑÑÐ´Ñ. Ð¢Ð¾Ð¼ 3 - Ð¢Ð¾Ð¼ÑÐºÐ¸Ð¹ Ð¿Ð¾Ð»Ð¸ÑÐµÑÐ½Ð¸ÑÐµÑÐºÐ¸Ð¹ ÑÐ½Ð¸Ð²ÐµÑÑÐ¸ÑÐµÑ