Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 2.16 Mb.
|
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Марякин Н. А., Тепайкин П. А. ФГОУ ВПО «БрГУ» в г. Усть-Илимске Руководитель: Н. Ф. Суханова Недостатки существующих двигателей внутреннего сгорания известны всем – это и кривошипно-шатунный механизм, и большая масса, и достаточ-но тонкая настройка системы впуска/зажигания, глушителей, четырехтакт-ность, и т. д. Достоинства также хорошо известно – поршневые двигатели внутреннего сгорания являются самыми экономичными и простыми из всех типов двигателей. Разумеется, не считая «экзотических» двигателей, конст-рукция которых либо слишком сложна для производства (двигатель Стир-линга), либо которые из-за низкого качества современных материалов обла-дают недопустимо малым ресурсом (роторно-поршневые и некоторые дру-гие). Основным параметром любого двигателя является удельная мощность, т. е. сколько килограмм массы двигателя соответствует каждому киловатту выдаваемой им мощности. Наименьшей удельной мощностью обладают че-тырехтактные двигатели. Еще лучше по показателю масса/мощность ротор-но-поршневой двигатель, но у него ресурс довольно мал, топлива потребляет больше четырехтактного. Самыми лучшими являются газотурбинные двига-тели. На каждый килограмм массы двигателя они выдают до 6 кВт., но име-ют большой расход топлива и требуют очень дорогой керамики для материа-ла турбины. Таким образом, самый экономичный двигатель – это двигатель, использующий силу давления расширяющегося газа до полного его расширения. Наиболее известный альтернативный ДВС – это роторно-поршневой двигатель Ванкеля, изобретенный в 1957 г. Это четырехтактный двигатель, в котором ротор, напоминающий треугольник, вращается через планетарную передачу, попеременно увеличивающий и уменьшающий объем камеры ме-жду ротором и статором. Достоинства: более простая конструкция, почти в два 110 раза меньший вес, более компактный, практически без вибраций. Недостат-ки: малый ресурс из-за плохих материалов уплотнения, больше расход топ-лива, не простое вращательное движение. Второй вариант это пневматический двигатель конструкции А. С. Абра-мова. Здесь преобразование прямолинейного движения поршня во вращате-льное движение вала осуществляется за счет скольжения ролика, прикреп-ленного к поршню, по поверхности вала, напоминающей синусоиду.  Рис.1. Схема пневматического двигателя конструкции А. С. Абрамова: 1 – основание, 2 – рабочий цилиндр, 3 – поршень, 4 – впускной патрубок, 5 – шланг, 6 – ролик, 7 – цилиндрический кулачок, 8 – вал двигателя, 9 – золотник, 10 – патрубок подачи сжатого воздуха, 11 – маховик, 12 – кулачок привода золотника, 13 – кронштейн крепления вала, 14 – кронштейны крепления рабочего цилиндра, 15 – возвратная пружина Третий вариант – тепловой двигатель с круговым поступательным дви-жением кольцевого поршня. Такой двигатель в полтора раза экономичней существующих, обладает малым весом и простотой сборкой. В этом двига-теле камеры сжатия, сгорания и расширения рабочей смеси разнесены в про-странстве, а процессы сжатия, сгорания и расширения совмещены во време-ни, что по идее должно обеспечить непрерывность сжигания рабочей смеси и, соответственно, повысить удельную мощность ДВС. По расчетам автора, масса двигателя мощностью 20 кВт не превысит 4 кг. Это на уровне лучших ТРД, при этом расход топливной смеси ориентировочно 57 г/сек. Четвертый вариант – двигатель Курочкина, представляет собой своеоб-разную смесь турбины и двигателя внутреннего сгорания, используется по-тенциальная энергия давления газа на рабочие лопатки ротора. Принцип действия: центробежный вентилятор засасывает сквозь мелкоячеистую сетку воздух, закручивает его и подает в зону сепарации. В этой зоне единый поток воздуха разделяется: одна его часть вместе с отброшенной к перифе-рии пылью поступает в радиатор на охлаждение двигателя и затем выходит 111 наружу; другая же часть, очищенная, через впускное окно направляется в ра-бочие полости (проточную зону), где происходят процессы, типичные для двухтактных ДВС. Выпуск происходит через специальное окно в глушитель, где отработанный газ смешивается с охлаждающим воздухом из радиатора и выбрасывается в атмосферу сквозь кольцевой диффузорный выхлопной ап-парат. Двигатель получается очень компактным и с невероятной удельной мощностью: термос весом в 15 кг развивает мощность в 70 л.с. При этом по-казатель экономичности примерно равен соответствующему показателю ди-зельного двигателя, что в 1,22 раза лучше четырехтактного карбюраторного и роторного «ванкеля» и в 1,9 раза – двухтактного поршневого. Кроме того, при равной мощности габаритный объем двигателя в 70 раз меньше дизель-ного, в 20 раз – четырехтактного и в 10–12 раз – роторного или двухтактного поршневого ДВС, а также меньше и его масса. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ В СИСТЕМЕ САПР Н. В. Мироновская ФГОУ ВПО «БрГУ» в г. Усть-Илимске Руководитель: ст. преподаватель А. В. Полкова Жизненный цикл объекта или объектов включает ряд этапов, начиная от зарождения идей нового объекта до его утилизации по окончании сроков исполнения. В настоящее время системы САПРа широко распространены на всех видах производства, в том числе строительных. Системы позволяют не только сократить время производства конструкторских документов, но и выполнить их качественно. Основные этапы жизненного цикла строительных объектов: идея, проектирование, технологическая подготовка производства, производство, реализация продукта, эксплуатация. На примере рассмотрим творческую работу по дисциплине САПР в стро-ительстве «База отдыха «Голубая лагуна». Проектное исследование Предлагаем несуществующий объект для отдыха на воде и под водой. Такого объекта в современной архитектуре не существует из-за дороговизны проекта и его невостребованности на рынке недвижимости, но я считаю, что такой комплекс следует создать, потому что он объединяет в себе несколько различных видов отдыха и дает прекрасную возможность познакомиться с подводной флорой и фауной. 112 Формирование технического задания Постройки сделаны на воде и для надежного крепления комплекса на поверхности воды был разработан план, который основывается на принципе построения нефтяных вышек, т. е. крепление ко дну металлическими сваями, а для более прочной конструкции разработан еще и нижний подводный этаж, который служит одновременно и как опора главного здания комплекса, и как неотъемлемая часть всей морской базы. База отдыха «Голубая лагуна» выполняет три типа задач: функциональная, конструктивная и технологическая. Функциональные задачи: 1. Отдых База может предложить своим посетителям первоклассный отдых. И вместо городской суеты, загрязненного воздуха и привычных скучных улиц из маленьких окон квартир вы можете побывать в месте, где чистый морской воздух и прекрасные виды на море. 2. Развлечение Эту функцию целиком и полностью берет на себя первый (подводный) этаж, т. к. он сконструирован полностью из утолщенного стекла, что позволяет получить незабываемые впечатления от подводных видов. На данном этаже для посетителей предоставляется бар-ресторан и комната для подводных погружений. 3. Проживание Три этажа главного здания-башни комплекса предназначены для прожи-вания гостей. Тип места проживания – номер со всеми удобствами. 4. Спорт Т. к. комплекс находится на воде, то и вид спорта здесь соответствующий – дайвинг. Создаются все условия для безопасности посетителей: пос-тоянная проверка оборудования, проведение разъяснительных работ по правилам поведения под водой и правильным использованием подводного снаряжения. 5. Научно-познавательная С помощью подводного снаряжения посетителям предоставляется возможность увидеть подводную флору и фауну своими глазами и при помощи современного оборудования делать фото- и видеосъемку подводных жителей, что так же оставляет массу незабываемых впечатлений. Конструктивная задача: Главная функция этого типа задач – это компактность, т. е. при таком довольно малом количестве занимаемой площади в базе отдыха «Голубая лагуна» совмещено довольно много задач: отдых, развлечение, проживание, спорт и научно-познавательная деятельность. 113 Технологическая задача: Т. к. здание совершенно нового и нигде ранее не используемого образца, то и в строительстве используются новейшие строительные материалы и технологии. Формирование технических предложений «Голубая лагуна» может предоставить своим посетителям первоклассный отдых в открытом море, с прекраснейшими видами на воде, и под водой. Вы сможете наблюдать чудеснейшие виды, как днем, так и ночью, встречать красивые рассветы и провожать закаты. Просторные и удобные но-мера предоставят вам первоклассный здоровый сон, обслуживающий персонал обеспечит комфортное проживание и обслуживание, а шеф-повара дадут возможность попробовать по-настоящему полезную и здоровую пищу. Таким образом, можно проектировать любые объекты, разные по своему назначению и функционированию. Основным результатом использования таких систем является возможность эффективного принятия решений на основе использования как крупномасштабного представления графических и аналитических данных, так и мгновенного перехода при необходимости на боле мелкие уровни, с масштабами вплоть до детальных. Эксплуатация системы позволяет во много раз ускорить формирование документов, а также технико-экономических показателе проектов, принятых на их основе. При этом обеспечивается обработка наборов данных, необходимых для анализа, оценки и принятия решений по выбору стратегий, достигается высокая степень эффективности интегрированных информационных систем. МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВАЯ БАЗА ЗАБАЙКАЛЬЯ: ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ Н. С. Сутурина Читинский государственный университет С начала XVIII в. Восточное Забайкалье становится важнейшим сырьевым центром Российской империи. Здесь впервые в России были добыты свинец и серебро, обнаружены месторождения флюорита, железных руд, магнезитов, камней-самоцветов (яшмы, агатов, сердоликов, аквамаринов, топазов и др.). Это послужило толчком для более детального изучения недр и с первой половины XIX в. Забайкалье становится еще поставщиком олова и золота. В первой половине XX в. горнорудная продукция пополнилась во-льфрамом, висмутом, молибденом. 114 Потенциал минерально-сырьевой базы Забайкальского края огромен. Здесь сконцентрировано около 36 % общероссийских запасов плавикового шпата, 23,8 % меди, 30,5 % молибдена, 8,5 % свинца, 7 % золота, 14,4 % серебра, 22,7 % титана, 16,1 % вольфрама, 37,2 % циркония [1]. Учтены огромные запасы урана, железа, ванадия, тантала, висмута, германия, мышьяка, известняков и других полезных ископаемых. Особенностью сырьевой базы Забайкалья является комплексный характер руд, который обеспечивает рентабельное освоение месторождений. На территории Забайкальского края учтено более 20 промышленных месторождений и более 70 проявлений угля [2]. Месторождения бурых углей составляют основу действующего угольного комплекса региона, который ос-ваивает Харанорское, Татауровское, Уртуйское и Тарбагатайское месторождения. Потребителями угля являются Забайкальский край, а также энергетические предприятия Амурской области, Хабаровского и Приморского краев, Республики Бурятия. Перспективы развития добычи бурых углей связывают с возможностью увеличения производительности на действующих предприятиях. Каменные угли Апсатского, Нерчуганского, Буртуйского и Урейского месторождений добываются в небольших объемах в основном для удовлетворения местных нужд. Детальное изучение качества каменных углей на территории края позволило выявить наиболее перспективные нетопливные направления их использования, в частности для производства сферических абсорбентов медицинского назначения. Обеспечение топливно-энергетичес-кими ресурсами зоны Байкало-Амурской магистрали (далее – БАМ) связывается с освоением Апсатского и Читкандинского газоугольных месторождений, где преобладают каменные угли. На территории края подготовлена к освоению мощная сырьевая база для черной металлургии. Эта база представлена различными геолого-промыш-ленными типами, каждый из которых способен обеспечить функционирование крупного металлургического предприятия на длительный срок. На юге края это Березовское месторождение сидеритовых руд. В 70 км от г. Читы расположено Кручининское месторождение апатит-титано-магнетитовых руд. Читинский участок зоны БАМ является весьма перспективным в сырьевой базе черной металлургии. Разведаны запасы, связанные с Чарской группой месторождений железистых кварцитов и Чинейским месторождением титаномагнетитовых руд. В настоящее время в России остро стоит проблема сырьевой базы хромитовых и марганцевых руд. Перспективы выявления промышленно значимых скоплений хромитовых руд связывают с проявлениями Шаманского массива, расположенного в 12 км южнее трассы БАМ. Освоение этих руд позволит снизить сырьевую проблему в обеспечении хромом в металлургической, химической и огнеупорной отраслях. 115 В перечне цветных металлов в недрах Забайкальского края доминирует медь. Практически пятая часть запасов меди России сосредоточена на уникальном Удоканском месторождении медистых песчаников, расположенном в зане БАМ. Перспективы освоения Удоканского месторождения значительно повысились в связи со строительством железнодорожной ветки Чара – Чина. В непосредственной близости от него выявлен еще ряд крупных, средних и мелких месторождений данного типа более обогащенных серебром, чем само Удаконское месторождение. Геологические запасы этих объектов составляют свыше половины разведанных на Удокане. На юго-востоке Забайкальского края наметились благоприятные перспективы создания новой крупной сырьевой базы меди за счет Быстринского, Лугоканского, Култуминского месторождений. Наиболее перспективным является Быстринское месторождение, где среднее содержание меди сопоставимо с Удоканом. Кул-туминское проявление изучено слабее и его можно отнести к золотомеднопрофилировому типу. Наиболее существенным открытием последних двух десятилетий можно считать выявление Газимурского золотомедного пояса с общими ресурсами меди, сопоставимыми с ресурсами Удоканского месторождения. В междуречье Газимура и Аргуни расположены залежи свинца и цинка. Выделяют два геолого-промышленных типа свинцово-цинковых руд: нерчинский и ново-широкинский. Руды нерчинского типа концентрируют около 90 % запасов полиметаллов края и в основном представлены мелкими месторождениями, обогащенными серебром. Это Воздвиженское, Благодатс-кое, Акатуевское и другие месторождения, обрабатываемые издавна. Ново-Широкинское, Нойон-Тологойское, Покровское и другие недра ново-широ-кинского типа отмечаются преобладанием свинца над цинком и повышенным содержанием золота. Кроме того, масштабы объектов этого типа намного крупнее нерчинского. Как золотодобывающий центр России, Забайкалье стало известно с первой половины XIX в., и добыча этого драгоценного металла является профилирующим направлением горнорудной области до настоящего времени. В Забайкальском крае открыто и исследовано в разной степени более 1000 месторождений и проявлений коренного и россыпного золота [3]. Наиболее изучена южная часть края; в последнее время повышается рейтинг Читинского участка зоны БАМ, как будущего центра золотодобычи. Преобладающая часть относительно крупных промышленных объектов находится в Балейско-Дарасунской зоне. Основные промышленные запасы рудного золота сосредоточены также в Итикинском, Ново-Широкинском, Ключевском, Талагуйском месторождениях. Обеспеченность их разведанными запасами варьирует от 10 до 100 лет. Прогнозные ресурсы во много раз превышают разведанные запасы и достигают нескольких сотен миллионов тонн руды 116 с промышленным содержанием металла [4]. Кроме, собственно, золоторудных, источниками золота могут быть месторождения медистых песчаников, медно-никелевые залежи, а также свинцово-цинковые. Россыпные месторождения золота эксплуатируются уже более 170 лет. Россыпи, как и коренные месторождения, сосредоточены в пределах Чикойского, Балейского, Дарасунского, Могочинского рудных районов юга края. Эта совмещенность определяется тем, что золотоносные россыпи образуются в результате разрушения золоторудных объектов. Запасы золота в россыпи варьируются от нескольких десятков килограмм до десятков тонн. Охарактеризованная сырьевая база далеко не полностью раскрывает ми-нерально-сырьевой потенциал Забайкальского края. Имеются все предпосы-лки открытия промышленно-значимых месторождений алмазов, талька, графита. Восстановление объектов горнорудной промышленности, а тем более ввод в эксплуатацию новых месторождений связан со значительными объемами капитальных вложений и их длительным сроком возврата. Рентабельность эксплуатации большинства Забайкальских рудных месторождений не превышает 15–20 %, а срок окупаемости вложенных средств не менее 7 лет [5]. Тем не менее, в горнорудную отрасль края и объекты инфраструктуры привлечены значительные инвестиционные средства. Таким образом, Забайкальский край известен как старейший горнорудный район, обладающий разнообразием и значительными промышленными запасами полезных ископаемых, что определяет его достойное место на мировом рынке сырья. Горнодобывающие, обогатительные и перерабатывающие производства – шахты, карьеры, рудники, обогатительные фабрики, гор-но-обогатительные комбинаты являются объектами, создающими наибольшее антропогенное воздействие на компоненты окружающей природной среды. Твердые и жидкие отходы производства горнодобывающего, перерабатывающего комплекса представлены отвалами вскрышных и вмещающих пород, террикониками, сформированными из некондиционных, забалансовых руд; шламо- и хвостохранилища отчуждают значительные площади земель, в том числе сельскохозяйственного назначения. Не менее острой выступает проблема экологии угольной промышленности, тепловой энергетики, как при добыче и обогащении углей, так и при сжигании углей на ТЭЦ, промышленных и бытовых котельных. Использование в энергетике твердых видов топлива приводит к образованию значительных объемов золошлаковых отходов со всеми вытекающими последствиями. Главная задача здесь – это снижение загрязнения компонентов биосферы токсичными элементами. По расчетным данным при сжигании 1000 тонн угля в атмосферу выбрасывается до 4 тонн мышьяка, 7 тонн ванадия, 0,2 тонны бериллия, 5 тонн свинца, 2 тонн никеля и других загрязняющих примесей; всего же образуются, в среднем, около 120 тонн золошлаковых от- 117 ходов [6]. Многообразие сжигаемых углей приводит к образованию золошлаковых отходов разнообразного состава и свойств и они могут существенно отличаться, даже если на ТЭЦ и котельных используются угли одного месторождения или различных пластов того же месторождения. Развитым горнопромышленным комплексом созданы значительные ско-пления природных техногенных и геотехногенных образований, отчужденных и нарушенных горными работами земель и территорий. Особую категорию представляют опасные отходы, содержащие тяжелые металлы, соединения мышьяка, серы, ртути и других токсичных, а в ряде случаев и радиоактивных элементов. Природоохранная концепция комплексного использования минерального сырья и отходов после его переработки на уровне предприятия (региона, федерации) является одним из приоритетных современных направлений и определяет эффективность жизненного цикла продукции. Как правило, добытое горнорудное сырье является полиметаллическим, а вскрышные, вмещающие породы, хвосты переработки руд содержат значительное количество ценных компонентов. Существующие технологии горно-обогатительных и перерабатывающих комплексов ориентированы на производство низкоприбыльной конечной продукции в виде концентрата, предназначенного для выделения одного, иногда двух–трех и не более компонентов. Накопленные сотни миллионов тонн техногенного сырья в любом случае представляют практическую ценность, либо для последующего выделения полезных компонентов, либо как материал для строительной индустрии. Проведенный системный анализ горно-обогатительного и перерабатывающего производства по предприятиям Забайкалья указывает на то, что вопрос комплексности использования сырья с точки зрения экологической оценки накопленных и образующихся отходов проработан недостаточно. Золошлаковые отходы работающих в основном на твердом топливе ТЭЦ, котельных также требуют выделения под золоотвалы значительных территорий. Существующие эксплуатируемые золоотвалы не отвечают требованиям экологической безопасности и подлежат реконструкции или закрытию. В основном они переполнены, построены без дополнительного противофи-льтрационного экрана, отсутствуют системы мониторинга компонентов окружающей природной среды, не предусмотрены технологии предотвращения пыления. Кроме того, золоотвалы Харанорской ГРЭС, Приаргунской ТЭЦ расположены в водоохранных зонах рек Тура и Урулюнгуй. Апробирование почв, прилежащих к золоотвалу Краснокаменской ТЭЦ показало превышение предельно допустимой концентрации свинца, никеля, мышьяка от 1,5 до 8 раз [7]. Защита подземных и поверхностных вод, почвенного покрова от загрязнения токсичными химическими элементами, тяжелыми металлами и их соединениями является одной из наиболее серьезных и сложных проблем. 118 На практике реализована известная технология использования золошлаков Краснокаменской ТЭЦ в составе закладочной смеси для заполнения выработанного пространства шахт, изготовление строительных материалов (шлакобетон, пенобетон). Тем не менее, перечень существующих способов, технологий и установок по утилизации отходов в регионе весьма небольшой. |
