Xx международная научно-техническая конференция и Российская научная школа молодых ученых и специалистов Системные проблемы надёжности
Скачать 3.92 Mb.
|
МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ Константиновский В.М., Храмов М.Ю. (ОАО «Концерн «Моринсис-Агат») Methods of forecasting the reliability. Konstantinovsky V.M., Hramov M.Y. Одним из основных признаков, по которым можно различать существующие методы прогноза надежности, являются цель прогноза и определяемая при этом характеристика апостириорного случайного процесса. Таких характеристик может быть две – условная вероятность безотказной работы системы (прогнозированная надежность) или состояние системы (прогнозированное техническое состояние). Методы прогнозирования надежности технических устройств начали развиваться сравнительно недавно. В результате прогноза получают важную характеристику – вероятность безотказной работы системы. Однако для решения этой задачи необходим большой объем апри орной информации об исследуемом случайном процессе, то есть необходимо так называемое исчерпывающее описание случайного процесса. Кроме того, недостатком метода прогнозирования надежности является сравнительно большая сложность его реализации, обус ловливающая большие вычислительные затраты. Методы прогнозирования технического состояния получили более широкое применение. С одной стороны, это связано с тем, что получить оценку будущего состояния системы, как правило, проще, чем определить вероятность ее безотказной работы. С другой стороны, теория прогнозирования технического состояния тесно связана с общей теорией экстраполяции случай ных процессов имеющей, начиная с работ А.Н. Колмогорова и Н. Винера, довольно большую историю развития. К тому же, потребности практики вызвали появление большого числа методов прогноза, которые, не имея убедительного теоретического обоснования, отличаются сравнительной простотой. В связи с этим все методы прогнозирования технического состояния можно разделить на две большие группы: методы, основанные на общей теорий экстраполяции случайных процессов, и методы, использующие аппарат численного анализа. Первая группа методов дает, как правило, прогноз будущего состояния объекта (системы) на основе критерия среднеквадратической ошибки предсказания. Прогноз обеспечивается на тем большее время, чем больший объем информации об исследуемом в распоряжении. Сравнительно широкое применение методов численного анализа в целях прогноза вызвано их относительной простотой и малым объемом потребной априорной информации. Основная идея этих методов состоит в том, что наблюдаемая реализация случайного процесса, рассматривается как функция времени, аппроксимируется некоторым аналитическим выражением. Это выражение и используется для расчета прогнозного значения данной реализации. Для снижения ошибок может использоваться методнаименьших квадратов, в соответствии с которым аппроксимирующая кривая проводится таким образом, чтобы сумма квадратов ее отклонений от наблюдаемой реализации была минимальной. К рассматриваемым методам относится также так называемый метод индекса дрейфа, в соответствии с которым на основании двух последовательных измере ний определяется скорость изменения параметра (индекс дрейфа). Отрезок реализации между моментами двух измерений заменяется прямой линией с углом наклона, соответствующим индексу дрейфа, что позволяет судить о том, в какой момент времени реализация до стигнет допустимой границы, если индекс дрейфа будет постоянным на всем интервале прогноза. Метод прост, но имеет низкую точность. В практике эксплуатации сложных автоматизированных (то есть человеко-машинных или эргатических) систем (транспортные системы, энергетические станции, производственные конвейеры и т. п.) нашли применение два метода прогнозирования их технического состояния. Первый метод основан на анализе изменения статистических показателей безотказности, второй– на анализе изменения определяющих параметров системы. Первый метод позволяет прогнозировать состояние всего парка однотипных систем, что дает возможность определить время начала массовых отказов, связанных с износом или урегулированием, а также оценить изменение показателей безотказности после проведения про филактических мероприятий. Для этой цели лучшеиспользовать -характеристику, так как вид функции (t) позволяет судить о характере неисправностей и способе их предупреждения. Так, при = const отказы носят внезапный характер, а возрастание (t) свидетельствует о возникновении массовых отказов всего парка систем. Вместе с тем, более важным может оказаться знание технического состояния каждого объекта перед его использованием с целью возможной его замены в случае неполной уверенности в сохранении его работоспособного состояния на прогнозируемом промежутке времени. Тогда необходимо прогнозирование, основанное на анализе изменения определяющего параметра. Система очистки балЛастных вод от биологических загрязнений Козлов Д.Н., Борисовский Д.В., Николаев Ю.Л. (ОАО «ЦНИИ «Курс») System cleaning of ballast water from biological pollution. Kozlov. D.N., Borisovsky, D.V. Nikolaev Y.L.. Ballast water treatment system from biological pollutants provides a reliable and ecologically safe disinfection of ballast water, which is not only beneficial from an economic point of view, but does not create problems for the environment and operators. В настоящее время в результате антропогенной деятельности по нашей планете ежедневно перемещаются десятки тысяч видов животных и растительных организмов, при этом развитие их в новых регионах приводит к весьма серьезным экологическим, социальным и экономическим последствиям. [1]. Ущерб, нанесенный чужеродными морскими организмами новой среде обитания, происходит из-за нарушения природного баланса экосистемы, что грозит зачастую полным вымиранием каких-либо местных видов флоры и фауны. В то же время до сих пор науке неизвестны достаточно эффективные и безвредные способы восстановления баланса экосистемы. Транспортировка чужеродных организмов на судах с балластной водой является не только экологической проблемой, но и проблемой безопасности мореплавания, рыболовства и рыбоводства, сельского хозяйства, а в конечном счете и большой экономической проблемой. Сброс балласта, как правило, не заметен зрительно, его трудно обнаружить без применения специальных исследований (в отличие, например, от сброса нефтесодержащих вод), однако последствия могут быть неизмеримо более катастрофическими [2]. С целью снижения экологических, эпидемиологических и других нагрузок на водную среду, вызванных сбросом неочищенных балластных вод с судов Международная Морская Организация (IMO) 12.02.2004г. приняла Конвенцию по контролю и обработке судового водного балласта и осадков. Конвенция распространяется на все типы судов гражданского флота. Требования по обязательной очистке балластных вод на судах, построенных до 2009 года и водоизмещением от 1500 до 5000 т вступают в силу начиная с 2014 года; для судов водоизмещением менее 1500 т и свыше 5000 т. эти требования начнут действовать с 2016 года [3]. Конвенцией предусмотрены следующие методы очистки балластных вод: Первый метод – исключение сброса балласта вообще. Это самый надежный способ, он применяется в тех случаях, если сброс балластных вод запрещен полностью. Понятно, что этот способ не очень практичен. Второй метод – уменьшение концентрации морских организмов, содержащихся в принимаемом на борт водяном балласте. Это может быть достигнуто путем ограничения количества принимаемого водяного балласта, а также путем выбора мест приема балласта (не следует принимать балласт на малых глубинах, районах застоя воды, поблизости от мест слива сточных вод и дноуглубительных работ и районов обнаружения патогенных микроорганизмов). Третий метод – береговая обработка – имеет ряд преимуществ, однако необходимо учесть, что многие суда не имеют возможности сдавать водяной балласт на береговые приемные сооружения. Однако далеко не все из них могут предоставить судну соответствующие приемные сооружения. При этом маловероятно, что в ближайшее время порты начнут строить приемное оборудование для водяного балласта, имея еще много не решенных проблем с приемным оборудованием, требуемым правилами Конвенции МАРПОЛ. Четвертый метод заключается в смене балласта в водах открытого океана или его разбавлении. Метод замены балласта не применим для судов смешанного «река-море» плавания, построенных по Правилам Речного Регистра в силу их конструктивных особенностей, эксплуатационных характеристик и ограниченности района плавания. Район плавания разных типов этих судов ограничен Классом Регистра до 50 или 100 миль, а для ряда судов и 20-ти мильной зоной. Однако вышеперечисленные способы управления качеством балластной воды нужно рассматривать только как теоретические, так как их эффективность не доказана, а внедрение потребует большой по объему и длительной подготовительной работы. В связи с этим, можно сделать вывод о том, что перспективными для предотвращения биологического загрязнения водоемов могут быть только способы обработки балласта на борту судна, несмотря на возможные дополнительные затраты. Уже разработаны определенные технологии этого процесса, рекомендуемые Руководством ИМО по обработке балласта. Такая обработка может осуществляться следующими способами:
Эти методы имеют свои преимущества и недостатки, например, механическая обработка путем сепарирования или фильтрования обеспечивает удаление крупных частицы как небольшие морские водоросли, но это не исключит вероятности приема микроорганизмов. Осадки будут сбрасываться в районе балластировки, однако капитальные затраты, связанные с обеспечением инфраструктуры для этого, могут быть большими. Физическое воздействие ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, нагревание балластной воды также несет большой риск для здоровья экипажа, может вызвать эффект коррозии. Большой минус при использовании физического воздействия – оно не дает стопроцентной гарантии уничтожения патогенных микроорганизмов [5]. Применение химикатов влечет ряд проблем: в первую очередь, это очевидный риск для здоровья экипажа, неизбежная коррозия балластных насосов, трубопроводов, покрытий танков и других частей балластной системы, а также, разумеется, загрязнение этими химикатами морской среды в результате их сброса вместе с балластом. В рамках предлагаемой тематики для судов с объемом балластных вод от 50 до 1500м³ ОАО «Гипрорыбфлот» совместно с ОАО «ЦНИИ «Курс» и РГУ «Нефти и Газа имени И.М. Губкина» разрабатывают эффективную низкозатратную технологию и оборудование модульного типа для обезвреживания балластных вод на судах с регулируемой производительностью путем ее обработки в электролизерах 2х типов, обеспечивающих одновременный синтез бактерицидов: озона, атомарного кислорода, иона гидроксония и ионов металлов (меди, олова или серебра), обладающих олигодинамическим действием на клетки микроорганизмов. В результате сочетания их действия бактерицидный эффект наступает при значительно более низких концентрациях активных окислителей, чем в традиционных электрохимических технологиях и сохраняется длительное время [6]. Основные отличия и преимущества разрабатываемой технологии и оборудования от наиболее близких, химической и электрохимической технологии, являются следующие: - оригинальная конструкция электролизеров, материала электродов и параметров электролиза обеспечивает синтез эффективного комплекса устойчивых кислородсодержащих окислителей; - благодаря синтезу при электролизе комплекса обеззараживающих веществ, содержащих активный кислород и ионы металлов, эффект обеззараживания достигается при существенно более низких суммарных концентрациях окислителей, чем при обработке химическими реактивами; - нет необходимости аккумулирования, хранения и работы персонала на судне с ядовитыми веществами – окислителями; - из-за низкой концентрации окислителей, легко регулируемой расходом тока, отпадает необходимость очистки балластной воды от хлора пропусканием ее через угольные или другие фильтры; - нет необходимости установки улавливателей (скрубберов) в зоне хранения реактивов типа гипохлорита; - оперативное изменение качественного состава обеззараживающих компонентов достигается регулированием расхода и плотности тока в зависимости от состава балластной воды; - исполнение оборудования в виде модулей позволяет регулировать производительность установки в требуемых пределах. Система обеспечивает надежную и экологически безопасную дезинфекцию балластной воды, которая не только выгодна с экономической точки зрения, но и не создает проблем для окружающей среды и операторов. Прохождение электрического тока через специальные электроды гальванического элемента сопровождается серией электрохимических реакций, в результате которых в воде образуются дезинфицирующие вещества. Применяемые электроды обладают такими химическими и электрохимическими свойствами, которые позволяют вырабатывать очень короткоживущие и реактивные гидроксильные (ОН) радикалы, уничтожающие бактерии и организмы, при этом условия электролиза значительно отличаются от стандартного электролиза с выделением хлора. Эти гидроксильные радикалы имеют очень короткий срок жизни и поэтому не учитываются при определении общего количества остаточных оксидантов. Разрабатываемая ОАО «Гипрорыбфлот» совместно с ОАО «ЦНИИ «Курс» система, подходит под вышеуказанные критерии и в будущем позволит повысить экологическую безопасность судоходства, а так же выполнить требования конвенции по контролю и обработке судового водного балласта и осадков. Литература
6. Козлов Д.Н. К вопросу очистки балластных вод от биологических загрязнений на судах рыбопромыслового флота // Научно-технический журнал судостроительной промышленности РФ «Проблемы развития корабельного вооружения и судового радиоэлектронного оборудования». 2013. вып.2. С.70-79. ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ МАГНИТОУПРУГОСТИ ПЛАСТИН И ОБОЛОЧЕК Пухлий В.А., Лепеха О.Г., Померанская А.К. (Севастопольский национальный технический университет СНУЯЭиП, СевНТУ) About one approach to the decision of problems magnetic and elastic of plates and covers. Puhly V. A, Lepeha O. G, Pomeranskaja A.K. The analytical decision of a problem of stability magnetic and elastic a cylindrical cover is stated. Исследования в области магнитоупругости связаны, как правило, с новыми инновационными технологиями и решением практических задач в области современной техники, в частности, в робототехнике. Это, прежде всего, воздействие магнитных полей при управлении движением плазмы, протекающей в упругой оболочке (термоядерный синтез), разработка электромагнитных насосов, разработка импульсных соленоидальных катушек, разработка магнитокумулятивных генераторов, разработка магнитогидродинамических ускорителей, разработка бесконтактных магнитных опор движущихся объектов; разработка измерительной аппаратуры, работающей в области воздействия электромагнитных полей. Отметим, что разработка оптимальных конструкций в указанных областях современной техники связана с вопросами широкого применения конструкционных элементов типа тонкостенных пластин и оболочек, в которых эффекты взаимодействия электромагнитных полей с пластинами (оболочками) оказываются весьма значительными. Заметим, что процессы взаимодействия конструкционных элементов с электромагнитными полями в значительной степени усложняются в случаях использования материалов элементов, обладающих свойствами магнитной поляризуемости (ферромагнетики), или электрической поляризуемости (сегнетоэлектрики). Основные законы электродинамики рассматриваются в форме уравнений Максвелла, при этом пластина (оболочка) помещена в магнитное поле, создаваемое электрическим током как в самой оболочке (собственное магнитное поле), так и источником, находящимся вдали (внешнее магнитное поле). Оболочка характеризуется конечной электропроводностью σ и не обладает свойствами самопроизвольной поляризации и намагниченности, при этом поверхностные токи, а также сторонние заряды отсутствуют. Следует отметить, что границы оболочки служат границами раздела двух сред с различными электромагнитными свойствами и являются поверхностями сильного разрыва действующего электромагнитного поля. В случае решения задачи электродинамики деформируемого тела (оболочки) задача становится связанной с задачей механики сплошной деформируемой среды. Уравнения движения элемента деформируемого тела в инвариантной форме записываются следующим образом:  ,  *.Здесь u = u(u1, u2, u3) – вектор перемещений; К – вектор массовой силы, отнесенной к единице массы тела; ρK – объемная сила, отнесенная к единице объема тела; ρ – плотность материала тела; σ* – транспонированный тензор тензора напряжений  .При движении проводящего упругого тела в магнитном поле будут появляться электрические токи, взаимодействующие с магнитным полем. В этом случае система уравнений теории упругости совместно с системой уравнений электромагнитного поля для движущейся среды образуют полную замкнутую систему дифференциальных уравнений магнитоупругости проводящего упругого тела. В качестве примера рассматривается задача устойчивости цилиндрической оболочки, находящейся в постоянном внешнем магнитном поле, вектор напряженности которого параллелен образующей оболочки. Устойчивость оболочки описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных 8-го порядка относительно функций перемещений оболочки. Данная задача сводится к задаче статической устойчивости цилиндрической оболочки, сжатой вдоль образующей равномерно распределенной нагрузкой, приложенной к торцам оболочки с интенсивностью:  ,где μ – коэффициент магнитной проницаемости; В01 – нормальная компонента магнитной индукции во внешней области. К решению краевой задачи, описываемой системой дифференциальных уравнений в частных производных и граничными условиями затем применяется аналитический подход [1, 2], при котором на первом этапе используется процедура метода интегральных соотношений Дородницына [3]. В результате полученная система обыкновенных дифференциальных уравнений затем решается модифицированным методом последовательных приближений [1, 2], при этом постоянные интегрирования, входящие в общее решение системы уравнений, находятся из граничных условий на двух других краях оболочки. Определение критического значения напряженности магнитного поля В01 осуществляется из решения системы алгебраических уравнений. Литература
|
Похожие:
 | Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных Государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов... |  | Xх І международная научно-практическая конференция для студентов,... Хі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых |
| Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых | | Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых |
| Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых | | Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов... ... |
| Xx юбилейная Международная научная конференция студентов и молодых... В соответствии с перечнем научных мероприятий на 2014 г. Министерства образования и науки РФ | | 10-я российская конференция с международным участием В рамках конференции предполагается проведение школы молодых ученых и конкурса на лучший доклад среди молодых ученых |
| Lxvi международная научно-практическая конференция студентов и молодых... В соответствии с Федеральным законом от 06. 10. 2003 года n 131-фз «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской... | | Конкурса Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Теория и практика формирования коммуникативной культуры: традиции и... |
| Xii региональная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Аспирантов и молодых ученых «Инновационные технологии диагностики и профилактики заболеваний, стандарты лечения, медицинское оборудование... | | «современные концепции экономической теории и практики: новые пути исследований и развития» Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых |
| Международная научно-техническая конференция «проблемы и перспективы развития двигателестроения» Посвящается 100-летию Генерального конструктора аэрокосмической техники академика Н. Д. Кузнецова | | «Российский союз молодых ученых» программа регионального Форума студенческих... Программа развития научно-исследовательского и экспедиционного флота Росгидромета на 2010 – 2012 годы |
