ISSN 2411-6467

ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ (ЕСУ) Ежемесячный научный журнал

№ 9 (54) / 2018 2 часть

Редакционная коллегия: д.п.н., профессор Аркулин Т.В. (Москва, РФ)

Члены редакционной коллегии: Артафонов Вячеслав Борисович, кандидат юридических наук, доцент кафедры экологи-

ческого и природоресурсного права (Москва, РФ); • Игнатьева Ирина Евгеньевна, кандидат экономических, преподаватель кафедры ме-

неджмента (Москва, РФ); • Кажемаев Александр Викторович, кандидат психологических, доцент кафедры финансо-

вого права (Саратов, РФ); • Кортун Аркадий Владимирович, доктор педагогических, профессор кафедры теории гос-

ударства и права (Нижний Новгород, РФ); • Ровенская Елена Рафаиловна, доктор юридических наук, профессор, заведующий кафед-

рой судебных экспертиз, директор Института судебных экспертиз (Москва, Россия); • Селиктарова Ксения Николаевна (Москва, Россия); • Сорновская Наталья Александровна, доктор социологических наук, профессор кафедры

социологии и политологии; • Свистун Алексей Александрович, кандидат филологических наук, доцент, советник при

ректорате (Москва, Россия); • Тюменев Дмитрий Александрович, кандидат юридических наук (Киев, Украина) • Варкумова Елена Евгеньевна, кандидат филологических, доцент кафедры филологии

(Астана, Казахстан); • Каверин Владимир Владимирович, научный сотрудник архитектурного факультета, до-

цент (Минск, Белоруссия) • Чукмаев Александр Иванович, доктор юридических наук, профессор кафедры уголовного

права (Астана, Казахстан) (Астана, Казахстан)

Ответственный редактор д.п.н., профессор Каркушин Дмитрий Петрович (Москва, Россия)

Международные индексы:

Ответственный редактор:

Главный редактор: Завальский Яков Андреевич (Россия), доктор психологических наук, профессор

Международный редакционный совет: Научный редактор: Игнатьев Сергей Петрович (Россия), доктор педагогических наук, профес-

сор Ответственный секретарь редакции: Давыдова Наталия Николаевна, кандидат психологиче-ских наук, доцент.

Арсеньев Дмитрий Петрович (Россия), доктор психологических наук, профессор, заведующий лабораторией Бычковский Роман Анатолиевич (Россия), доктор психологических наук, профессор, МГППУ Ильченко Федор Валериевич (Россия), доктор психологических наук, профессор, заведующая лабораторией психологии Кобзон Александр Владимирович (Россия), доктор педагогических наук, профессор Панов Игорь Евгеньевич (Россия), доктор технических наук, профессор Петренко Вадим Николаевич (Казахстан), доктор психологических наук, профессор Прохоров Александр Октябринович (Казахстан), доктор педагогических наук, профессор Савченко Татьяна Николаевна (Беларуссия), кандидат психологических наук, доцент Стеценко Марина Ивановна (США), Ph.D., профессор Строганова Татьяна Александровна (Украина), доктор педагогических наук, профессор Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений, изложенных

в статьях, ответственность несут авторы. Мнение редакции может не совпадать с мнением авто-ров материалов. При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в ав-торской редакции.

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информацион-

ных технологий и массовых коммуникаций.

Художник: Валегин Арсений Петрович Верстка: Курпатова Ирина Александровна

Адрес редакции:

г. Москва, Лужнецкая набережная 2/4, офис №17, 119270 Россия E-mail: info@euroasia-science.ru ; www.euroasia-science.ru

Учредитель и издатель Евразийский Союз Ученых (ЕСУ)

Тираж 1000 экз.

Отпечатано в типографии г. Москва, Лужнецкая набережная 2/4, офис №17, 119270 Россия

СОДЕРЖАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Садыков Р.М., Калыбек А.С., Кабирова С.В., Саляхова А.Ф. БАССЕЙНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЮЖНОЙ ЧАСТИ КАРАГАНДИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА: МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ. .............. 4

Сенчина Н.П. ПОИСКИ УЧАСТКОВ ПЕРЕКРЫТОЙ ПЛАТИНОИДНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ГЕОЭЛЕКТРОХИМИИ ................................................ 11

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Присяжнюк Н.В., Пивикова Е.К. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КИЕВСКОЙ ОПЫТНОЙ СТАНЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА «ТЕРЕЗИНО» В 20-60-Х ГОДАХ ХХ ВЕКА: ИСТОРИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ........... 22

Пивикова Е.К.

ПОТЕНЦИАЛ МЕКСИКАНСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ ДЛЯ ЕВРАЗИЙСКОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО СОЮЗА .................................... 26

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Holovach V. M., Sirko Z. S., Lakida Y.P., PROTECTION OF METAL PRODUCTS FROM CORROSION ............................................................... 31

Ибрагимова Н. А. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ШКУР ОВЕЦ И ВЫДЕЛАННЫХ ИЗ НИХ КОЖ ДЛЯ ГАЛАНТЕРЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ .................................... 36

Носов А.А., Потанина Л.В., Высоцкий В.С., Фетисов С.С. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ ИСПЫТАНИЙ КОРОТКИХ ОБРАЗЦОВ КАБЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ. 41

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

Кравчук А.С., Тарасюк И.А., Лопатин С.Н. ВВЕДЕНИЕ В УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ТЕЛ ........................ 48

Антипов В.И., Митин Н.А., Пащенко Ф.Ф. О ПРОБЛЕМЕ СТРАТЕГИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ...................................................... 61

Шхагапсоев А. М. КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ СМЕШАННОГО УРАВНЕНИЯ С БИВОЛНОВЫМ ОПЕРАТОРОМ В ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ..................................... 66

4 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

БАССЕЙНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЮЖНОЙ ЧАСТИ

КАРАГАНДИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА: МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ

И РЕЗУЛЬТАТЫ.

Садыков Р.М.1, Калыбек А.С.2, Кабирова С.В.3, Саляхова А.Ф.4

1, 2Старший научный сотрудник и научный сотрудник НАО «Казахский национальный исследова-

тельский технический университет им. К.И. Сатпаева», г. Алматы, Казахстан. 3Геолог ТОО «TaldyKuduk-Gas», г. Караганда, Казахстан.

4Студент магистратуры Карагандинского государственного технического университета,

г. Караганда, Казахстан.

Аннотация

В настоящее время в пределах Карагандинского бассейна функционируют 11 угольных шахт, произ-

водящих 11 млн. тонн угля в год [8]. Также данный бассейн имеет значительный потенциал для добычи

угольного метана. Согласно данным [3], газосодержание в углях Карагандинского бассейна достигает от

20 до 27 м3 на тонну угля в зависимости от глубины залегания.

Целью данной работы является воспроизведение эволюции бассейна для более детального изучения

геологии региона, чтобы успешно идентифицировать метанобильные зоны, являющиеся наиболее подхо-

дящими для добычи угольного метана. Задачи исследования: построение структурной модели; построение

концептуальной геологической модели; изучение истории теплового потока и скорости погружения гор-

ных пород; изучение тектонического строения структур; сопоставление калибровочных данных.

В статье представлены исходные данные, методика построения и результаты бассейного моделирова-

ния Южной части Карагандинского угольного бассейна.

Abstract

Today there are 11 coal mines operating and producing 11 mln.tons of coal annually within Karaganda coal

basin [1]. Moreover, there is significant potential for coal bed methane (CBM) production. According to report

[2], the gas content in Karaganda basin’s coals reaches from 20 to 27 cubic meters per ton of coals depending on

depth of cover.

The main purpose of this work is to reproduce the evolution of the Karaganda coal basin for more detailed

study of the local geology in order to successfully identify the methane-friendly zones that are most suitable for

coal bed methane production. The research objectives are: structure modeling, geological modeling, studying of

heatflow history and rocks’ rate of sinking, studying of tectonic structure, calibration data correlation.

The article consists of input data, construction methods and basin modeling results of Karaganda coal basin

South part.

Ключевые слова: угольный метан, метанобильная зона, геологическое моделирование,

палеореконструкция геологических условий, бассейновое моделирование.

Keywords: coal bed methane (CBM), methane-friendly zone, geological modeling, paleoreconstruction of

geological conditions, basin modeling.

1. Введение

Бассейное моделирование – это один из мето-

дов для воспроизведения эволюции осадочного

бассейна (с начала образования по настоящее

время) при помощи симуляции теплового потока и

региональной тектоники. Данный метод является

симбиозом таких процессов как термическое вы-

зревание горных пород, снижение коэффициента

пористости по причине горизонтального или верти-

кального сжатия (тектонические дислокации), а

также погружения (метаморфизм) и поднятия (го-

рообразование). Процесс вызревания органической

породы происходит под воздействием температуры

и времени, а уплотнение под влиянием давления.

Моделирование проводилось с помощью про-

граммного обеспечения компании Шлюмберже –

PetroMod.

Исходные данные для бассейного моделирова-

ния состоят из:

структурной модели, включающей мощ-

ность слоев, залегание несогласий, наличие разло-

мов и сбросов;

концептуальной геологической модели,

включающей стратиграфическую колонку, усло-

вия осадконакопления, литологию;

истории теплового потока и скорости по-

гружения горных пород;

тектонической модели (различные подня-

тия, погружения, характер эрозии);

калибровочных данных, включающих от-

ражательную способность витринита, темпера-

туру, коэффициент пористости, геохимический со-

став и т.д.;

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 5

термобарических условий осадконакопле-

ния (глубина, температура, давление, энергия теп-

лового потока).

2. Геологическое развитие

В пределах Карагандинского синклинория вы-

деляют 6 основных структурных этажей (Таблица

1) [3]. Территория была подвержена 4 основным

стадиям тектонической деформации [6].

Первая стадия — астурийская фаза герцинской

складчатости. В это время депрессия была поделена

на современные Карагандинский синклинорий,

Шитердинский синклинорий, Павлодарский син-

клинорий и Тенизская депрессия (Рис. 1). Новые

взбросы, включая моделируемые взбросы Северно-

Талдыкудукский и Взброс 2 появились в это время

(Рисунок 5). Границей Карагандинского синклино-

рия на западе являлась Тенизская депрессия, на во-

стоке происходит выклинивание.

Рисунок 1 — Тектонические структуры вокруг Карагандинского бассейна.

Вторая стадия тектонической деформации —

герцинский орогенез, который привел к расчлене-

нию угольных пластов и движению основания. В

результате позднегерцинской тектоники, Караган-

динский синклинорий был разделен на 3 части: за-

падная часть с Завияловской и Самарской грабен-

синклиналями, центральная часть с Карагандин-

ским бассейном, и восточная часть с Ащисуйской

синклиналью (Рис. 2). Границой между Завьялов-

ской грабен-синклиналью и Тенизской депрессией

является Жаксыкартская горст-антиклиналь.

Жаильминская горст-антиклиналь является грани-

цей между Карагандинским бассейном и Ащисуй-

ской синклиналью.

Рисунок 2 – Карагандинский синклинорий.

Третья стадия деформации относится к ранне-

киммерийской фазе киммерийской складчатости,

которая выражена в виде мощных отложений мо-

ласс в конце Лиаса, когда произошло погружение

депрессии и поднятие источников сноса. После

этого, территория подверглась денудации до сред-

него Доггера, когда рельеф уравнялся. Полная изо-

6 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ляция от Палео Тетиса вызвала окончательную ари-

дизацию климата и, соответственно, осадочных по-

род.

Заключительная, четвертая стадия тектониче-

ской деформации — позднекиммерийская фаза

киммерийской складчатости, последовавшая после

отложений Доггера и вызвавшая поднятие террито-

рии и связанный процесс эрозии. Кроме того, де-

формация вызвала реактивацию герцинских и обра-

зование новых взбросов в южной части бассейна

(Акжарский взброс). Отложения прекратились

вплоть до раннего Палеогена, что выражено в виде

отсутствия пород позднеюрского и мелового пери-

одов.

Кроме этих стадий, были незначительные де-

формации в неогеновое и четвертичное время.

Таблица 1 – Основные структурные этажи Ка-

рагандинского бассейна и их расположение.

Структурный

этаж Литология Местоположение Возраст

Кембрийский

Метаморфиче-

ские породы;

кварцит..

Северо-западная граница бассейна и основа-

ние бассейна Кембрий

Среднекаледон-

ский

Магматические

породы (ордо-

вик), терриген-

ные (силур)

Обнажения пород вокруг Карагандинского

бассейна Ордовик-силур

Позднекаледон-

ский

Магматические

и терригенные

породы (4-6 км)

Вокруг Карагандинского бассейна. На север-

ной границе образует моноклиналь падаю-

щую к югу. На западе имеет ровное залега-

ние. На юге имеет осложнения в виде скла-

док, продольных разломов и широтных

взбросов

Девон

Герцинский

a) карбонатные и

терригенные

осадки с углем;

b) молассы

Весь Карагандинский бассейн

a) фаменский, тур-

нейский, ранне-

средне-каменноуголь-

ный

b) позднекаменно-

угольный

Мезозойский

Терригенные

осадки с углем

(до 1 км)

Эродированные депрессии в пределах кара-

гандинского бассейна Рет и юра

Кайнозойский Континенталь-

ные осадки Весь Карагандинский бассейн Кайнозой

Таблица 2 — Стратиграфическая колонка Карагандинского бассейна. Полужирными линиями отмечены

несогласия.

СИ

СТ

ЕМ

А

Сер

ия

Эта

ж

Сви

та

По

дсв

ита

Ин

дек

с

Ли

толо

гия

Ин

дек

с

угл

я

Фау

ни

сти

-

чес

ки

й и

н-

дек

с

Мо

щн

ост

ь

Четвертичный Q Песок/ глина 0-12

Неоген N Неогеновая

глина 0-20

Юр

ски

й

Ср

едн

ий

Доггер

Михайловская J2mh Алевролит 0-150

Кумыскудукская J2km Конгломераты

Песчаник 30-50

Ни

жн

ий

Лиас Дубовская J1db

Аргиллит

Песчаник

dVI -

dI 40-200

Саранская T3r-J1sr Песчаник

Конгломераты 40-120

Три. Вв. Рет

Кам

ено

уго

ль-

ны

й

Ср

едн

ий

Долинская Нижний C2dl

Аргиллит

Песчаник

Углеф. алевро-

лит

d6 - d1 300-

350

Надкарагандин-

ская Верхний C2ndk3

Алевролит

Углеф. аргиллит N4

240-

260

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 7

СИ

СТ

ЕМ

А

Сер

ия

Эта

ж

Сви

та

По

дсв

ита

Ин

дек

с

Ли

толо

гия

Ин

дек

с

угл

я

Фау

ни

сти

-

чес

ки

й и

н-

дек

с

Мо

щн

ост

ь

Намюр

Средний C2ndk2 Алевролит

Углеф. аргиллит N3 N2

280-

340

Нижний C2ndk1 Алевролит

Углеф. аргиллит N1

140-

180

Ни

жн

ий

Карагандинская

Верхний C1v3+Skrg3

Песчаник

Алевролит

Алеврит. уголь

K20 -

K16 K4

160-

180

Визе

Средний C1v3+Skrg2

Песчаник

Coal

Алеврит. уголь

K15 -

K10 K3

330-

380

Нижний C1v3+Skrg1

Аргилл.уголь

Coal

Алевролит

K10

- K1

K2

K1

120-

160

Ашлярикская

Верхний C1v1-2ash3

Алевролит

Аргиллит

Silty coal

a1 - a4

A1

-

A4

220-

240

Средний C1v1-2ash2

Алеврит. уголь

Песчаник

Алевролит

a5 -

a12

A8

A8'

A9

110-

130

Нижний C1v1-2ash1

Алеврит. уголь

Песчаник

Алевролит

a13 -

a20

A10 -

A11

180-

210

Аккудукская

Верхний C1v1ak3 Песчаник

Алевролит 150

Средний C1v1ak2 Алевролит

Аргиллит

170-

210

Нижний C1v1ak1 Аргиллит

Линзы туффита

250-

440

C1v1tr Туффит 40-60

Турнэ C1t Известняк

Мергель

250-

330

Девонский

Фаммен. D3fm Мергель 90-170

Живет-

франский D2gv-D3fr

Эффузивное ос-

нование 2000

3. Калибровочные данные

3.1 Данные отражательной способности витри-

нита.

Согласно данным [1, 3], Южная часть Караган-

динского бассейна имеет в районе Талдыкудук-

ского участка 3 блока с различной степенью зрело-

сти углей, которые разделены между собой взбро-

сами. Данные о зрелости представлены в виде

показателей отражательной способности витри-

нита, полученные в результате исследований гапе-

евской экспедиции [2]. В связи с осредненностью

данных, необходима их дальнейшая обработка.

В первом случае, если для одного слоя в пре-

делах блока отобрано более одной успешной

пробы, тогда вариация отражательной способности

витринита описывается уравнением линейной ре-

грессии по имеющимся данным. Например, пласт

K18-1 представлен пробами, отобранными на глу-

бине 74 и 489 метров, с отражательной способно-

стью витринита в них 1.1 и 1.35 соответственно.

Следовательно, с изменением глубины ℎ, в пласте

K18-1 отражательная способность витринита будет

изменяться по следующей зависимости: 𝑉𝑅 =0.000602 ⋅ ℎ + 1.055.

Во втором случае, если пласт не имеет успеш-

ных проб керна с отражательной способностью

витринита в пределах блока, тогда выходные значе-

ния для пласта используются как уравнение линей-

ной регрессии для всех слоев. Полученные уравне-

ния представлены на рисунке 3.

Наконец, если у слоя имеется только одна

успешная проба керна с отражательной способно-

стью витринита, тогда уравнение линейной регрес-

сии сдвигается на разницу между расчетным и име-

ющимся значением отражательной способности

витринита.

Для скважин, пересекающих одновременно

более чем 1 блок, калибровка данных осуществля-

лась по соответствующему глубине блоку.

8 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Рисунок 3 – Анализ данных отражательной спо-

собности витринита в 3 блоках. Северный блок

имеет наибольшую зрелость, так как был погру-

жен глубже, чем другие блоки.

Рисунок 4 – Регрессионный анализ данных по по-

ристости для песчаника, алевролита и аргил-

лита.

3.2 Данные пористости. Данные по пористости были получены в ре-

зультате исследований механических свойств гор-ных пород, и представлены в книге Геология СССР [3]. Исследования включали определение сжимаю-щего усилия, предела прочности и пористости для 3 литотипов – песчаника, алевролита и аргиллита. Результаты регрессионного анализа данных пори-стости представлены на рисунке 4.

Далее, используя литологию, определенную по каротажным данным, среднее значение пористости вдоль траектории скважины было рассчитано. Например, если моделируемый пласт на глубине ℎ, имеет породу, состоящую из 𝐶𝑠𝑠𝑡 , 𝐶𝑠𝑙𝑡, 𝐶𝑚𝑠𝑡 частей песчаника, алевролита и аргиллита соответственно, тогда среднее значение пористости может быть определено по формуле: 𝜙𝑎𝑣 = 31.52 ⋅ ℎ−0.221 ⋅𝐶𝑠𝑠𝑡 + 58.455 ⋅ ℎ−0.294 ⋅ 𝐶𝑠𝑙𝑡 + 58.14 ⋅ ℎ−0.282 ⋅ 𝐶𝑚𝑠𝑡.

Данные по температуре. Геотермические условия на Карагандинском

бассейне были исследованы центральной геофизи-ческой экспедицией. Температура была измерена в 150 скважинах, средний геотермический градиент варьируется между 1.2 и 2 °C на 100 метров.

Методология Блок-схема процесса термического моделиро-

вания изображена на рисунке 6. Вначале произво-дится сбор исходных данных, который включает в себя стратиграфию, тектоническую модель, гра-ничные условия. Затем, основываясь на этих дан-ных, определяются параметры расчета. Наконец, для каждого временного шага считается поле теп-лового потока и распределения температуры, а также распределение других параметров.

Во время термического моделирования были взяты 5 скважин, расположенных в Южной части Карагандинского угольного бассейна. Эти сква-жины представляют собой 3 блока, которые разде-лены между собой значительными, высокоампли-тудными взбросами. С амплитудой более 500 мет-ров, эти взбросы играют значительную роль в изменении зрелости пород внутри каждого блока, что может быть обнаружено по данным отража-тельной способности витринита. Две скважины не пересекают взбросы, и могут быть использованы для расчета зрелости внутри блоков, в которых они находятся. Далее эти результаты термического мо-делирования будут объединены, проанализированы и включены в геологическую концепцию развития Карагандинского угольного бассейна.

Рисунок 5 – Схематичное изображение профиля южной части бассейна по которому проводилось моде-

лирование и схема расположения скважин. Два наибольших взброса (Северно-Талдыкудукский взброс и

взброс 2) разделяют область на 3 основных блока. Менее амплитудные разломы не отображены.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 9

4. Результаты и обсуждения

Термическое моделирование это симуляция

геологических процессов, протекающих в осадоч-

ном бассейне, включая термическое вызревание,

сжатие и другие.

Термическое вызревание зависит от темпера-

туры и времени. Первый параметр контролируется

тепловым потоком от земли, мощностью перекры-

вающих осадков, температуры поверхности земли

и теплопроводностью слоев. Второй параметр кон-

тролируется тектоническими процессами, которые

вызываются изменение теплового потока или пере-

мещение слоя.

Сжатие вызывает уменьшение пористости.

Оно зависит от литологического состава породы и

результирующего давления между литостатиче-

ским, гидростатическим и тектоническими давле-

ниями.

Геологическая история Карагандинского бас-

сейна контролирует вышеназванные параметры, и

описывается в геологической концепции. Началь-

ные данные и геологиеская концепция была осно-

вана на работах авторов [1, 3]. Однако здесь есть

множество неопределенностей, которые необхо-

димо сокращать для улучшения геологической кон-

цепции. Наиболее важными из неопределенностей

являются:

– Более точные возрасты процессов надвига,

деформации, эрозии и возраст пород;

– Скорость тектонических процессов – погру-

жения и поднятия;

– Изменение теплового потока по времени.

Рисунок 6 – Блок-схема процесса термического моделирования.

5.1 Тектоническое развитие

5.1.1 Максимальная глубина погружения и

продолжительность эрозии.

Максимальная глубина погружения южной ча-

сти Карагандинского бассейна превышает 4000

метров (Рисунок 7). Это было обнаружено по ка-

либровочным данным отражательной способности

витринита и пористости. Отражательная способ-

ность витринита в пробах Карагандинской свиты

иногда превышает 1.5, что является относительно

высокой величиной. Эти значения могут быть объ-

яснены значительным тепловым потоком или зна-

чительной глубиной погружения. Однако пори-

стость в верхних осадочных слоях практически не

зависит от теплового потока, и, следовательно, мак-

симальная глубина погружения была рассчитана

путем калибровки расчетов одновременно по дан-

ным зрелости и теплового потока.

После нахождения максимальной глубины по-

гружения, необходимо определить возраст эроди-

рованных слоев. Каменноугольные породы были в

основном эродированы во время астурийской фазы

герцинского орогенеза. Менее значительная эрозия

произошла во время пфальцкой фазы герцинского

Начало

Входные данные

● Стратиграфия (Мощность, Литология)

● Граничные условия (Глубина, Темпера-

тура поверхности, Тепловой поток)

● Тектоническая модель (Абсолютный воз-

раст тектонических явлений)

Конец термиче-

ского моделирова-

ния

Начальная подготовка

● Определение времен. шага

● Модель погруж./поднят.

● Литолог. разуплотнение

● Термич. мо-

дель во

взброс. слоях

Если есть

надвиг

Для шага

Результаты (термич. модель)

● Данные о сжатости пород

● Распределение темп.

● Зрелость

● Свойства пород

Расчет

10 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

орогенеза. Эти возрасты были взяты из исследова-

ний Бекмана и Ошурковой [1, 5]. Соотношение

мощностей эродированных в разное время слоев

обнажено путем калибровки по данным отража-

тельной способности витринита.

Рисунок 7 – График истории погружения. Цвет соответствует степени зрелости пород (a) или пори-

стости (b). Горная порода, достигнув определенной глубины, достигает максимальной зрелости, соот-

ветствующей этим условиям не сразу, а спустя какое-то время. Это свойство используется для ограни-

чения неопределенности тектонической модели.

5.1.2 Тепловой поток.

Тепловой поток один из наиболее важных па-

раметров, влияющих на зрелость углей, и является

одной из наибольших неопределенностей. Со-

гласно статье [7], современный тепловой поток в

исследуемой области приблизительно равен

40 мВт м2⁄ , что недостаточно для вызревания уг-

лей в каменноугольное и юрское время. Методом

подбора, было определено что оптимальным значе-

ние теплового потока в каменноугольное время яв-

ляется 60 мВт м2⁄ . Эти данные также согласуются

с палеогеографической обстановкой в каменно-

угольное время, когда бассейн представлял из себя

активную континентальную окраину [4].

Кривая теплового потока, использованная для

термического моделирования представлена на ри-

сунке 8. Кривая была скорректирована с использо-

ванием данных о зрелости пород и распределением

температуры по скважине на сегодняшний день. В

мезозойское время тепловой поток неизвестен, из-

за отсутствия калибровочных данных от мезозой-

ских пород.

Рисунок 8 – Вариация теплового потока в геологическом времени.

5.1.3 Надвиг.

Надвиг моделируется путем добавления слоев

с предварительно рассчитанной зрелостью и сжато-

стью в модель. Эти параметры рассчитываются в

отдельной термической модели, и программа авто-

матически добавляет эти слои.

Надвиг происходит в начале астурийской

фазы, приблизительно между 305 и 295 млн.лет.

Анализ чувствительности показал, что если бы

надвиг произошел позже, тогда переход кривой зре-

лости между висячим и лежачим блоками пласта

был бы значительнее. Например, калибровка се-

верно-талдыкудукского взброса осуществлялась по

данным скважины. Для взброса 2 продолжитель-

ность и возраст надвига определялся путем сравне-

ния зрелости в центральном и северном блоках.

Однако, в виду полусинтетического происхож-

дения исходных данных, их использование не поз-

воляет производить расчет с высокой точностью.

Следовательно, интервал абсолютного возраста

процесса надвига между 305 и 295 млн. лет явля-

ется оценочным. Кроме того, в процессе моделиро-

вания делалось упрощение, что надвиг происходит

с постоянной скоростью, а в реальности процесс

надвига является более комплексным, и одновре-

менно сопровождается эрозией верхних слоев.

5.1.4 Тектоника в юрское время.

Имеющиеся входные данные не могут быть ис-

пользованы для расчетов тектонических процессов

на Карагандинском бассейне происходивших в юр-

ское время. В результате анализа чувствительно-

сти, было обнаружено что тектоника, имевшая ме-

сто в юрское время могла изменить зрелость или

сжатость каменноугольных пород, только если по-

гружение пород в юрское время превышает таковое

для каменноугольного времени. Кроме того, значи-

тельная часть юрских пород была эродирована в

южной части Карагандинского бассейна. Следова-

тельно, важно провести термическое моделирова-

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 11

ния с данными по юрским породам, для более пол-

ного исследования геологической истории южной

части карагандинского бассейна.

Заключение.

Карагандинский угольный бассейн имеет зна-

чительный потенциал для добычи угольного ме-

тана. Идентификация метанобильных участков поз-

волит снизить затраты на поисковые и разведочные

работы. Обобщив имеющиеся исходные данные,

было проведено бассейное моделирование. Неопре-

деленности геологической концепции были отка-

либрованы с использованием данных о зрелости и

сжатости пород. Однако данные являются весьма

неоднородными по происхождению, и для повыше-

ния качества бассейной модели рекомендуется про-

вести дополнительное бурение.

Результаты бассейнного моделирования не яв-

ляются индикаторами метанобильных участков, но

дают исходную информацию для начала поисковых

работ. Например, сорбционная способность и про-

ницаемость углей зависит от множества факторов,

включая марку углей, которая в свою очередь кор-

релирует с отражательной способностью витри-

нита.

Результатами работы является 1D модель, ко-

торая осреднена из-за входных данных. Были полу-

чены зрелость и сжатость пород в 3 блоках, разде-

ленных высокоамплитудными разломами. Взаимо-

связь между блоками была рассчитана путем

проведения термического моделирования в скважи-

нах, пересекающих взбросы.

Значительный надвиг происходил в начале

астурийской фазы герцинского орогенеза. Мощ-

ность породы, эродированной в пермо-триасское

время, превышает 4000 метров в южном блоке,

3000 метров в центральном блоке, и 2000 метров в

южном блоке. Тепловой поток в период между ка-

менноугольным временем и кайнозоем был снижен

с 60 мВт м2⁄ до 40 мВт м2⁄ .

Для получения более ёмких результатов реко-

мендуется провести двумерное термическое моде-

лирование. Такое моделирование лучше учитывает

процесс надвига, и дает более точные результаты,

по сравнению с одномерным термическим модели-

рованием. Следовательно, данные со всего бас-

сейна необходимы для улучшения качества модели,

и соответственно дополнительного уточнения гео-

логической эволюции южной части Карагандин-

ского угольного бассейна.

В центральной и северной части Карагандин-

ского бассейна юрские породы имеют большую

мощность. В южной части в виду отсутствия калиб-

ровочных данных, моделирование проводилось без

учета данных. Наличие проб отражательной спо-

собности витринита в юрских углях окажется по-

лезным для дополнительного моделирования.

Список использованных источников:

1. Бекман В.М., О. А. Сейдалин О.А., Зинова

Р. А. и др. Геология Карагандинского угольного

бассейна. М., Недра, 1972.

2. Гапеевская геолого-разведочная экспеди-

ция. Отчет о поисково-оценочных работах на ниж-

них горизонтах Талдыкудукского участка. Саран-

ская партия. 1989 г.

3. Институт Геологических Наук АН КазССР.

Геология СССР, Центральный Казахстан. Том XX,

книга 1, М.–Недра, 1972.

4. Милетенко Н.В., Федоренко О.А. Атлас ли-

толого-палеогеографических, структурных, палин-

спастических и геоэкологических карт Централь-

ной Евразии. Научно исследовательский институт

природных ресурсов ЮГГЕО, Алматы, 2002 г., 132

стр., ISBN: 9965-13-566-5.

5. Ошуркова М.В. Морфология, классифика-

ция и описания форма-родов миоспор позднего па-

леозоя. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2003. 377 с.

6. Черноусов Я.М. Геология угольных место-

рождений. Киев, “Вища школа”, 1977.

7. Davies, J. H. (2013), Global map of solid

Earth surface heat flow, Geochem. Geophys. Geosyst.,

14, 4608–4622, doi:10.1002/ggge.20271.

8. KazEnergy. The National Energy Report

2015, “KAZENERGY” ALE, P.374

УДК 550.379

ПОИСКИ УЧАСТКОВ ПЕРЕКРЫТОЙ ПЛАТИНОИДНОЙ

МИНЕРАЛИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЕСТЕСТВЕННОГО

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ГЕОЭЛЕКТРОХИМИИ

Сенчина Наталия Петровна,

ассистент кафедры ГФХМР, Санкт-Петербургский горный университет, к.г.-м.н.,

OVERLAPPED PGE MINERALIZATION PROSPECTING USING SELF POTENTIAL METHOD

AND GEOELEKTROCHEMISTRY

Senchina Natalia Petrovna,

assistant, Saint Petersburg Mining University,

PhD,

Аннотация. На территории Аганозерского (Южная Карелия), Светлоборского и Качканарского

(Средний Урал) массивов, содержащих платинометальное оруденение, выполнен комплекс геофизических

и геоэлектрохимических работ. В пределах указанных массивов выделены предпосылки для формирова-

ния естественных электрических полей (ЕП) окислительно-восстановительной природы и проведено их

12 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

изучение. Наличие источников ЕП вблизи платиноносных зон является условием образования ореолов

рассеяния подвижных форм платины. Движение вверх в струйном ореоле рассеяния путем естественной

ионной флотации и капиллярный подъем в цикле «испарение-просачивание метеорных вод» образуют

зоны повышенных концентраций вторично закрепленных форм платины вблизи дневной поверхности, ко-

торые могут быть обнаружены геоэлектрохимическими методами.

The complex of geophysical and geoelectrochemical surveys was carried out on the territory of Aganozerskiy

(the South Karelia), Svetloborskiy and Kachkanarskiy (the Middle Urals) massifs containing PGM mineralization.

This data and results of laboratory simulation showed that it is possible creation of movable forms of PGM under

the influence of electric fields (SP anomalies of the redox nature primarily). Electric fields may remove the skin

(oxide, hydroxide) from the surface of the platinum metals grains, which creates passivating effect on the reactivity

of the platinum group elements. Thus, the platinum group elements increasingly goes in a movable form by influ-

ence of electrical fields and this form can be moved as complex ions in accordance with the mechanisms of diffu-

sion, convection, natural ionic flotation etc. Moving up in the jet aureole scattering by natural ionic flotation and

capillary rise in a cycle of "evaporation, seepage of meteoric water" creates a halo of elevated concentrations of

PGM movable forms near the surface, which can be detected by the geoelectrochemical methods of elements

movable forms registration.

Геоэлектрохимия, метод естественного электрического поля (ЕП), элементы платиновой группы

(ЭПГ), платина, платиноносные интрузии.

Geoelectrochemistry, self-potential method (SP), platinum group elements (PGE), platinum, intrusions with

platinum mineralization.

Задача настоящей работы сводится к предло-

жению эффективной обоснованной методики поис-

ков перекрытых или глубоко залегающих участков

платинометальной минерализации, расположенных

в пределах платиноносных интрузий. Наличие пла-

тиноносных массивов, погребенных под мощным

слоем ледниковых отложений, характерно, напри-

мер, для Северо-Запада России, Финляндии и для

сопредельных территорий.

Поиски перекрытых платиноносных зон в пре-

делах интрузий является достаточно сложной зада-

чей ввиду того, что геохимические методы позво-

ляют изучать объекты, расположенные у поверхно-

сти в пределах первых метров по глубине, тогда как

о глубокозалегающих рудах фактически не несут

информации. В это же время, геофизические ме-

тоды поисков и разведки не всегда эффективны при

поисках месторождений элементов платиновой

группы (ЭПГ), т.к. малые концентрации платинои-

дов во вмещающих породах не меняют физических

свойств руд ЭПГ настолько, чтобы это отражалось

в наблюденных на поверхности физических полях.

Исключение составляют некоторые рудно-форма-

ционные группы (сульфидная, титаномагнетито-

вая, хромитовая и т.д.), для которых характерна тес-

ная пространственная взаимосвязь распределения

ЭПГ и минералов, дающих контрастные аномалии

по результатам электро-, магнито-, гравиразведоч-

ных работ. Однако, и в этом случае не всегда

наблюдается прямая зависимость концентраций

ЭПГ от наличия и характеристик сульфидных, хро-

митовых, титаномагнетитовых рудных тел, в ре-

зультате чего могут быть пропущены перспектив-

ные на собственно ЭПГ участки.

Геоэлектрохимические методы сочетают пре-

имущества геофизических и геохимических спосо-

бов изучения геологической среды. Эффективность

данного направления подтверждена большим коли-

чеством практических примеров проведения поис-

ковых работ на медно-никелевых, полиметалличе-

ских, нефтегазовых, золоторудных месторожде-

ниях. В работах [1, 9] строго сформулированы и

обоснованы принципы преобразования форм

нахождения и переноса химических элементов в

горных породах. Методы, позволяющие изучать

подвижные и вторично-закрепленные формы эле-

ментов называют в России (за рубежом методы изу-

чения подвижных форм не отделяют от геохимиче-

ских методов) геоэлектрохимическими (частично –

условно геоэлектрохимическими) методами с ве-

щественной регистрацией, которые включают: ме-

тод ЧИМ (частичного извлечения металлов),

МАСФ (метод анализа сверхтонкой фракции),

МДИ (метод диффузионного извлечения), МПФ

(метод металлоорганических почвенных форм),

ТМГМ (термомагнитный геохимический метод)

[9].

При рассмотрении поисков месторождений

ЭПГ необходимость применения методов геоэлек-

трохимии не является очевидно обоснованной. Это

связано с тем, что элементы платиновой группы

слабо вступают во взаимодействие с другими веще-

ствами и очень малая доля платиноидов переходит

в растворенную подвижную форму, поэтому ореол

рассеяния подвижных форм ЭПГ в обычных усло-

виях не должен формироваться. Однако, примеры

исследовательских и поисково-разведочных работ

на платиновые металлы, включающих геоэлектро-

химические работы, на данный момент наращива-

ются [2, 5, 7, 13] и появляется все больше информа-

ции, позволяющей сделать заключения об эпигене-

тических процессах перемещения подвижных форм

платиноидов. За рубежом исследователи Германии,

Канады, Великобритании, Австралии, Китая [16,

21, 22, 23] рассматривали процессы переноса ЭПГ

на комплексах Стиллуотер (Северная Америка),

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 13

Лак-дез-иль (Северная Америка), Бушвельд (Аф-

рика) и других. В России большое внимание про-

цессам переноса подвижных форм благородных ме-

таллов уделили, помимо указанных ранее ученых,

Радомская В.И., Марченко А.Г., Кубракова И. В.,

Фортыгин А. В., Сергеев С.П., Лобов С. Г., Кощеева

И. Я., Тютюнник О. А., Мироненко М. В. и другие

исследователи. Среди примеров поисково-разве-

дочных работ на платиновые металлы множество

успешных.

В то же время, известно, что благородные ме-

таллы слабо вступают во взаимодействия с другими

химическими элементами. Впервые на пассивность

благородных металлов в химических реакциях ука-

зал Фарадей в 1836 году. Пассивирующее воздей-

ствие оказывают образующиеся на поверхности

плёнки - кислородные, гидроксидные, органиче-

ской и неорганической природы, адсорбированные

индивидуальные химические вещества [13]. Для

прекращения электрохимической реакции благо-

родных металлов с водными растворами доста-

точно заблокировать активные центры металлов,

располагающиеся в основном на 3-10% общей пло-

щади поверхности минерала, соединениями, кото-

рые легко образуются в стандартных условиях. Од-

нако протекание электрохимической реакции с

формированием возможности активного переноса

платиноидов в растворенную форму возможно, -

необходимо удалить плёнку механическим, хими-

ческим или электрохимическим способом [13].

Таким образом, явление дальнего перемеще-

ния в составе струйных ореолов рассеяния или по

иным механизмам (диффузия, конвекция) не может

быть обосновано без привлечения дополнительных

механизмов, отвечающих за преобразование плати-

ноидов из твердой закрепленной минеральной

формы в подвижную. Существует ряд условий, при

которых резко возрастает доля платиноидов, пере-

шедших в растворенную форму. Так, для одних и

тех же минералов платиновых металлов на данный

процесс сильно влияет дисперсность частиц.

Например, пылеватые частицы являются источни-

ками подвижных форм намного более интенсив-

ным, чем крупные зерна. Также влияют физико-хи-

мические свойства среды (кислотность, окисли-

тельно-восстановительный потенциал - ОВП),

которые существенно изменчивы в приповерхност-

ных условиях (в связи с окислением органических

веществ) и еще значительнее на участках современ-

ного рудообразования (под воздействием горячих

флюидов при гидротермальном рудогенезе). На

глубинах расположения (в сформировавшихся ра-

нее интрузиях) искомых платиноносных зон, кото-

рые потенциально могут быть обнаружены и разра-

батываемы (n*10-n*100 м), на переход ЭПГ в по-

движную форму может влиять естественное

электрическое поле (ЕП) в особенности, окисли-

тельно-восстановительного происхождения. Нали-

чие значимых аномалий ЕП на Качканарском, Ага-

нозерском, Светлоборском платиноносных масси-

вах показано данными полевых наблюдений. Изу-

чение аномалий ЕП (и, частично, сопоставление с

данными магниторазведки) позволило установить,

что формирование их связано с зонами разреза,

обогащенными (>20 %) магнетитом и титаномагне-

титом. Данные зоны являются протяженными по

вертикали проводниками со значительной долей

электронной проводимости. Находясь в ионопрово-

дящей среде с переменными по глубине окисли-

тельно-восстановительными свойствами, завися-

щими от повсеместно наблюдающегося изменения

концентрации кислорода по разрезу, данные тела

становятся естественными гальваническими эле-

ментами. В печати имеются ссылки на иные меха-

низмы формирования высокоамплитудных анома-

лий ЕП, в том числе, связанные с наличием вкрап-

ленной сульфидной минерализации без

непрерывной электрической связи по глубине

между зернами электронного проводника [19], или

с фильтрационными процессами в высокогорных

условиях [4].

Под воздействием электрических токов, кото-

рые вызываются во вмещающих горных породах

естественными электрическими полями, стано-

вится интенсивным переход платины, палладия и

других ЭПГ из закрепленной в твердой фазе горных

пород формы в растворенную. Для подтверждения

указанной зависимости проведен лабораторный

эксперимент, аналогичный опытам И.С. Голь-

дберга с соавторами [4], в которых было изучено

извлечение некоторых металлов (исключая плати-

ноиды) из образцов горных пород и руд под дей-

ствием электрического тока. Представленный ниже

эксперимент выполнен аналогичным образом и со-

держит результаты для платины и палладия. Ис-

пользована емкость вытянутой формы длиной 90

сантиметров с 7 ячейками, отделенными друг от

друга полупроницаемыми пергаментными мембра-

нами (круглого сечения диаметром 8 см) с подкис-

ленной дистиллированной водой (рис. 1). В средней

ячейке помещен образец дробленой платиносодер-

жащей горной породы. Через электроды, помещен-

ные в крайние ячейки, пропущен стабилизирован-

ный электрический ток силой 0,1 А (источник пи-

тания – выпрямитель MASTECH HY3005LY).

Условия эксперимента отличаются от природных

использованием мелко дробленой руды и высокой

плотностью тока. Это не характерно для естествен-

ных процессов, но позволяет сократить время лабо-

раторного эксперимента до 2 недель. Для анализа

отобраны пробы через некоторые интервалы вре-

мени из ближайших к электродам ячеек. Элемент-

ный состав проб определялся в ООО «Геоэкохим»

(высокочувствительный ICP-анализ, порог чув-

ствительности для

14 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Рис.1. Схема экспериментальной лабораторной установки (слева) и общий вид установки (справа).

С – углепластиковый электрод, Тi – титановый электрод, – направление электрического тока. В сред-

ней ячейке (отмечена черным

квадратом) погружено в раствор 200 грамм дробленой (менее 1 мм) платиносодержащей горной по-

роды. Знаком «Х» отмечены ячейки для отбора проб католита (со стороны катода) и анолита (со сто-

роны анода)

Рис. 2. Общий (интегральный) переход некоторых элементов из навески твердой раздробленной горной

породы в раствор под действием электрического тока (в процентах от исходной массы в образце гор-

ной породы). Полуось «отрицательных значений» времени обозначает изъятие проб католита, «поло-

жительных» - анолита

Результаты проведенного эксперимента (рис.

2) показали, что доля платины и палладия, перехо-

дящих в растворенную форму из твердого образца

горной породы, достаточно высока - достигает пер-

вых десятков процентов. Очевидно, данная вели-

чина может изменяться в зависимости от физико –

химических свойств растворов, длительности воз-

действия и силы электрического тока. Выявлено,

что платина переносится в раствор преимуще-

ственно в составе положительно заряженных ионов

при достаточно большом времени экперимента, то-

гда как для палладия превалирует перенос в составе

отрицательно заряженных ионов. В зависимости от

времени, концентрация платины, палладия и дру-

гих элементов в растворе в указанных на рисунке 1

ячейках, изменяется не линейно, а ступенчато - ве-

роятно, в связи с переходом в раствор частиц из ми-

нералов с разной степенью фиксации данных эле-

ментов (с разной энергией разрыва химических свя-

зей) и их последовательным исчерпанием (рис. 2).

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 15

Таким образом, экспериментально установ-

лено влияние электрического тока на переход ЭПГ

в растворенную форму. Сложность теоретического

обоснования перехода платиноидов в подвижную

форму в растворе связана со свойственным для

ЭПГ явлением комплексообразования, особенно

ярким в условиях, приближенных к реальным (вза-

имодействие в сложной многокомпонентной геохи-

мической среде).

Наличие в поровом растворе в платиносодер-

жащей части разреза высоких концентраций по-

движных форм платиноидов способствует их рас-

пространению под действием диффузии, конвек-

ции, биологических сил (корней растений), в

составе струйных ореолов рассеяния. Последние

важны при поисках глубинных платиноносных зон,

отмечающихся у дневной поверхности аномалиями

повышенных концентраций вторично-закреплен-

ных форм ЭПГ. Обоснование процессов формиро-

вания таких ореолов практически независимо про-

водили российские и зарубежные специалисты. В

итоге было разработано несколько взаимосвязан-

ных гипотез, охватывающих газовопузырьковую

конвекцию [9], движение «быстрых ионов» [17],

миграцию под действием электрического тока [20],

сейсмическую «закачку» [25], капиллярный подъем

в цикле «испарение-просачивание метеорных вод»

[24]. Авторы настоящей работы склоняются к тео-

рии образования указанных ореолов посредством

субвертикальных струйных ореолов рассеяния,

формирующихся по механизму ионной флотации

подвижных форм элементов на микроскопических

пузырьках нерастворимых газов, поднимающихся

из глубин к поверхности под действием силы Архи-

меда [9]. Так как плотность пузырьков газа меньше

плотности подземных вод, пузырьки поднимаются

вверх по разрезу, а микроскопический размер пу-

зырьков позволяет проникать даже сквозь толщи

водоупоров. Двойной электрический слой на кон-

такте поверхности пузырька с вмещающим пузы-

рек раствором «зацепляет» простые и комплексные

ионы и пузырек «тянет» их с собой вверх. Подроб-

ности теоретического и экспериментального обос-

нования теории можно почерпнуть из работ О.Ф.

Путикова и соавторов [9, 15]. В работе [1] предло-

жено подробное описание характерных особенно-

стей, выявляемых геоэлектрохимическими мето-

дами изучения наложенных ореолов рассеяния, по

отношению к стандартной литохимической съемке,

основанной на изучении валовых содержаний хи-

мических элементов. Основные выводы из рассмот-

ренных работ можно сформулировать следующим

образом.

1. Струйные ореолы рассеяния распространя-

ются на значительные расстояния в субвертикаль-

ном направлении, что позволяет обеспечить боль-

шую глубинность исследований.

2. Аномально повышенные концентрации ме-

таллов в наложенных ореолах, как правило, при-

урочены к проекции концевых частей рудных тел

на дневную поверхность… Форма наложенных

ореолов может изменяться под действием тектони-

ческих нарушений пострудного характера.

3. Элементный состав наложенных ореолов

соответствует вещественному составу руд.

4. Аномалиями геоэлектрохимических мето-

дов выделяются не только сами рудные объекты, но

и сопряженные с ними структурно-тектонические

элементы земной коры, в частности, разломы (по

Fe, Mn).

Для уточнения роли ЕП не только в растворе-

нии, но и в перемещении платиноидов, необходимо

установить соотношение скоростей ионов, переме-

щающихся под действием ионной флотации и под

действием миграции в электрическом поле. Ионы,

зафиксированные на микропузырьках нераствори-

мых газов, поднимаются субвертикально. В соот-

ветствии с силой Архимеда и законом Стокса, вы-

ражение, описывающее скорость подъема пузырька

газа в воде и.ф.v , отражает зависимость от радиуса

пузырька 0r (при постоянстве плотности газа,

плотности и вязкости жидкости) [9]:

20

0и.ф.

)(

9

2r

gv

,

где g - ускорение свободного падения - 9.81

м/с2;

- плотность жидкости, для воды - 103 кг/м3;

0 - плотность газа, образовавшего пузырек,

для водорода (н.у.) – 0.09 кг/м3;

- вязкость жидкости, для воды при 5˚С -

1.5.10-3 кг/(м.с).

Для прохождения пузырька сквозь породу

необходимо, чтобы диаметр пузырька не превышал

раскрытие микротрещин или радиус пор r горной

породы. При росте величины отношения радиуса

пузырьков к радиусу пор, скорость подъема пу-

зырьков в пористой водонасыщенной среде растет

до определённого максимума ( maxи.ф.v 4.9.105.

20r при 104.00 r . r ) и далее падает до нуля [9].

Этим обусловлен выбор диапазона значений ради-

уса пузырька 0r для определения численных значе-

ний скорости – от 0.01 до 1000 мкм. Минимальные

значения этого параметра соответствуют тонкодис-

персным глинистым породам.

Под действием ЕП миграция ионов происхо-

дит по направлению токовых линий. Скорость дви-

жения иона под действием миграции в электриче-

ском поле ( мv ) пропорциональна модулю напря-

женности электрического поля E и коэффициенту

электрической подвижности иона :

Ev м .

Электрическая подвижность является индиви-

дуальной характеристикой ионов, но для большин-

ства катионов и анионов в водных растворах при

стандартных условиях изменяется в пределах

(4-8).10-8 м2/(В∙с). Электрическая подвижность

ионов в горных породах меньше; данная величина

изучена Ю.С. Рыссом и составляет 0.01 – 1 см2/(В∙ч)

[14]. Данные об электрической подвижности ком-

16 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

плексных ионов, содержащих платиноиды, в пуб-

ликациях встречены не были. Но, очевидно, эти ве-

личины не превышают указанных значений ввиду

большого размера комплексного иона. Напряжен-

ность естественного электрического поля изменя-

ется в широких пределах и растет с приближением

к источнику. Предельным значением напряженно-

сти, которую можно использовать при расчете мак-

симальной скорости движения иона под действием

миграции в электрическом поле, примем 1 В/м.

Сопоставим графически скорости ионов, пере-

мещающихся под действием ионной флотации и

под действием миграции в электрическом поле при

реально допустимых изменениях параметров - ра-

диуса пузырьков и напряженности естественного

электрического поля (показаны штриховкой на рис.

3). Скорости сопоставимы в рассматриваемом диа-

пазоне параметров. Для крайних значений напря-

женности поля 0.05 В/м и при радиусе пузырьков

газа менее 0.1 мкм, скорость движения ионов под

действием миграции превышает скорость, которую

приобретают ионы, перемещаясь под действием

ионной флотации. Однако, для наиболее вероятных

ожидаемых значений параметров, E = 0.001 В/м, 0r

= 0.3 мкм, скорость перемещения ионов в составе

струйного ореола рассеяния на три порядка превы-

шает скорость, приобретаемую под влиянием элек-

трического поля.

Рис. 3. Скорости ионов, перемещающихся под действием ионной флотации maxи.ф.v и под действием

миграции в электрическом поле мv в породах в зависимости от радиуса пузырьков газов (ось абсцисс

внизу) и напряженности поля (ось абсцисс вверху) соответственно

Соответственно, влияние электрического поля

на движение иона существенно лишь в локальной

области вблизи интенсивного источника ЕП. Ско-

рость движения иона в составе пузырька в осталь-

ной части разреза намного больше, чем скорость

перемещения под действием электрического поля.

В результате ионы не успевают перемещаться на

достаточное расстояние под действием ЕП, а фик-

сируются на поверхности пузырька и увлекаются в

движение вверх. Только в непосредственной близо-

сти от источника ЕП (размеры этой области зависят

от величины электродвижущей силы источника, от

удельного электрического сопротивления горных

пород) преобладает перемещение ионов под дей-

ствием тока и при этом возможно накопление хи-

мических элементов в приэлектродных областях

вблизи источника. Примерные размеры указанной

области можно оценить как первые метры, т.к.

напряженность поля ЕП уменьшается с возраста-

нием расстояния от источника достаточно быстро

(для точечного заряда – обратно пропорционально

квадрату расстояния).

Еще один момент требует отдельного рассмот-

рения – возможность распространения струйных

ореолов выше уровня верхнего насыщенного во-

дами горизонта (в зоне аэрации, где поры насы-

щены газовой фазой, - указанная зона соответ-

ствует верхним метрам разреза). Модель распро-

странения подвижных форм по механизму

естественной ионной флотации встречает здесь

очевидные ограничения – пузырьки «сливаются» с

газовой фазой и прекращают существование, остав-

ляя подвижные формы на границе зоны аэрации и

области насыщения подземными водами. В этом

случае перераспределение подвижных форм воз-

можно посредством капиллярных сил и испарения,

по модели Манна [24].

Таким образом, установлено, что формирова-

ние глубинных струйных ореолов рассеяния пла-

тины связано с явлением природной ионной флота-

ции, которое представляет собой захват химиче-

ских элементов в подвижных формах нахождения

всплывающими газовыми пузырьками и перенос

ионов на поверхности раздела жидкой вмещающей

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 17

среды и газообразной фазы пузырька. Скорость пе-

ремещения фронта струйного ореола рассеянии

оценивается примерно как 3 км/млн.лет [11]. Тео-

рия требует наличия вблизи рудных тел соответ-

ствующих элементов в ионной форме, что в случае

платиноидов является верным в узких физико-хи-

мических условиях, т.к. данные металлы испыты-

вают весьма слабое взаимодействие с окружающей

средой и при обычных условиях в растворенном

виде образуются крайне малые концентрации. Ука-

занная проблема может быть решена, если учесть

воздействие ЕП на извлечение ЭПГ из закреплён-

ной формы в легкоподвижную.

Обобщая вышеизложенное, приходим к вы-

воду, что под воздействием ЕП элементы платино-

вой группы переходят в подвижную форму и пере-

мещаются субвертиклаьно вверх на большие рас-

стояния и могут формировать зоны повышенных

концентраций вторично-закрепленных и слабоза-

крепленных форм у поверхности. Данные зоны мо-

гут фиксироваться геоэлектрохимическими мето-

дами с вещественной регистрацией. К недостаткам

рассматриваемой гипотезы при решении задачи по-

исков ЭПГ, можно отнести локальный характер

воздействия ЕП. При отсутствии воздействия ЕП,

ореолов подвижных форм ЭПГ наблюдаться не

должно, даже если на глубине имеется платиноме-

тальная минерализация.

Таким образом, классическая интерпретация

данных геоэлектрохимии при поисках платиноидов

является неоднозначной ввиду влияния на анома-

лии концентраций подвижных форм платиноидов

естественного электрического поля. При отсут-

ствии аномалий ЕП вблизи участка платинометаль-

ной минерализации в подвижной форме могут су-

ществовать очень малые концентрации ЭПГ, кото-

рые не сформируют аномалии, улавливаемые

геоэлектрохимическими методами. Так, имеются

свидетельства отсутствия аномалий вторично за-

крепленных форм платиноидов над платиноносной

зоной, в то время как наблюдались аномалии по-

движных форм других сопутствующих элементов,

характеризующих медно-никелевое оруденение.

[18]. Таким образом, оптимальным является пер-

вичное выделение аномалий ЕП. Аномалии могут

быть малоамплитудными у поверхности и необхо-

димо учитывать их глубинность и происхождение.

Судить о геометрии и электродвижущей силе ис-

точника можно с помощью решения обратной за-

дачи ЕП с учетом данных магниторазведки.

Таким образом, обосновано явление формиро-

вания областей повышенных концентраций по-

движных и вторично-закреплённых форм платино-

идов у поверхности в результате дальнего переме-

щения подвижных форм от глубоко залегающих

платиноносных зон. Обратимся к результатам поле-

вых наблюдений.

В рамках проверки гипотезы участия электро-

химических процессов в эпигенетическом переме-

щении платины был выполнен комплекс геофизи-

ческих работ на территории Аганозерского (Южная

Карелия), Светлоборского и Качканарского (Сред-

ний Урал) массивов, содержащих платинометалль-

ное оруденение. Анализ результатов геоэлектрохи-

мических исследований, магниторазведки, метода

естественного электрического поля и методов изу-

чения физико-химических свойств грунта (Eh, pH,

магнитная восприимчивость до и после магнетизи-

рующего обжига) позволил подтвердить обоснова-

ние перехода платины в подвижную форму под воз-

действием естественных электрических полей.

На Аганозерском, Светлоборском и Качканар-

ском массивах в результате профильных работ на

четырёх участках Сенчиной Н.П. получены анома-

лии подвижных форм платины и палладия, корре-

лирующие с отрицательными аномалиями ЕП или

слабо сдвинутые друг относительно друга.

Породы массивов (рис. 4) являются хорошо

дифференцированными и содержат протяженные

вдоль слоистости (зональности) области, обога-

щенные магнетитом (концентрация магнетита (ти-

таномагнетита) – 20-85 весовых процентов). При

содержании магнетита более 5-10 % обогащенная

магнетитом зона может являться электронным про-

водником. Кроме того, магнетит является посто-

янно встречающимся акцессорным минералом ос-

новных и ультраосновных массивов, а также сла-

гает обогащенные зоны различной геометрии –

пластообразные, клиновидные залежи, жилы,

вкрапления, скопления в виде прожилков.

18 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Рис. 4. Положение на карте платиноносных массивов мира и схематическое геологическое строение

изученных массивов (слева направо: Бураковский комплекс (участок 1), Светлоборский (уч. 2, 3) и Качка-

нарский массивы (уч. 4)). Условные обозначения (с обобщением): 1 - порфириты, 2 – феррогаббро-но-

риты, 3 –пижонитовые габбронориты, 4 – габбронориты, 5 – дуниты, средне- и крупнозернистые,

6 – перидотиты, 7 – пироксениты и рудные (на титано-магнетит) пироксениты; 8 – горные породы,

вмещающие указанные интрузии

Рис.5. Обобщенная модель формирования ореолов вторично-закрепленных форм ЭПГ. Условные обозна-

чения: 1-вмещающие породы (ионный проводник электрического тока), 2 – перекрывающие отложения,

3 – электронопроводящее тело (сульфиды, магнетит, титаномагнетит, графит и др. с непрерывной

электрической связью по глубине), 4 – область насыщения пород грунтовыми водами, 5 – платинонос-

ный горизонт, 6 – ЕГЭ (условные изолинии потенциала электрического поля), 7 – область формирования

подвижных форм платиноидов, 8 – струйный ореол рассеяния подвижных форм платиноидов, 9 – зона

повышенных концентраций вторично-закрепленных форм платиноидов, 10 – поток плохорастворимых

газов (водород, азот, метан) глубинного происхождения, обуславливающий процесс естественной ион-

ной флотации

Обогащенные магнетитом зоны характерны

также для кор выветривания ультраосновных мас-

сивов, где магнетит является продуктом разложе-

ния оливина наряду с серпентином. Обогащенные

магнетитом зоны могут быть субвертикальными

либо пологопадающими, но протяженными на глу-

бины десятков – первых сотен метров. В случае зна-

чительной протяженности по глубине, обогащен-

ная магнетитом зона пересечет область резкого

уменьшения концентрации имеющего атмосферное

происхождение растворенного в подземных водах

газообразного кислорода. Наиболее контрастная

зона изменения ОВП поровых вод связана с пере-

ходом от зоны аэрации к зоне насыщения порового

пространства грунтовыми водами. Однако и ниже

по разрезу наблюдается изменение окислительно -

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 19

восставновительных свойств в связи с проникнове-

нием посредством диффузии растворенного газооб-

разного кислорода в подземные воды.

Окисление электронного проводника, про-

исходящее в верхней части тела (4.Fe3O4+O2 →

6.Fe2O3), приведет к формированию естественного

гальванического элемента (ЕГЭ) - источника элек-

трического поля, величина электродвижущей силы

которого связана в первую очередь со значением

перепада концентрации кислорода вдоль оси глу-

бины разреза. В верхней части электронного про-

водника складывается окислительная обстановка, а

в нижней – восстановительная (рис. 5). Окисление

вещества представляет собой уход электронов из

кристаллической решетки электронопроводящего

тела, и к избытку положительного электрического

заряда в нем. Положительный заряд притягивает

отрицательно заряженные ионы в окружающих по-

родах, и в верхней части тела на внешней стороне

контакта накапливается отрицательный заряд, а на

внутренней - положительный. Форма источника –

естественного гальванического элемента – соответ-

ствует форме тела, обогащенного магнетитом, но

обычно источник почти всегда можно представить

в виде наклонного (либо вертикального) диполя,

отрицательный полюс которого обращен к поверх-

ности. Диполь – источник естественного электри-

ческого поля окислительно-восстановительного

происхождения – образует вокруг себя электриче-

ское поле, которое может вызывать переход плати-

ноидов в растворенную форму в составе комплекс-

ных ионов в случае, если в область влияния поля

попадают платиноносные зоны. Таким образом,

вблизи источников аномалий ЕП формируются

предпосылки для образования ореолов повышен-

ных концентраций подвижных и вторично закреп-

ленных форм ЭПГ. Эти же области отмечаются осо-

бенностями физико-химических свойств – Eh, pH,

магнитной восприимчивости до и после обжига, –

характеризующими расход кислорода на поддержа-

ние реакции окисления; но в разной степени ослож-

ненными «помехами», связанными с поверхност-

ными условиями (например, заболоченностью).

Рис.6. Результаты изучения ЕП, относительных концентрации вторично-закрепленных форм платины

и палладия (по данным МДИ, ТМГМ), измерения ОВП и магнитной восприимчивости после обжига æt

Результаты наблюдения ореолов вторично-за-

крепленных форм платины являются трудно интер-

претируемыми, т.к. на формирование ореолов по-

вышенных концентраций вторично-закрепленных

форм оказано многофакторное влияние окружаю-

щей геологической среды. По итогам работ на

участках 1-4, области повышенных концентраций

платины и, в некоторых случаях, палладия, соответ-

ствуют (с небольшим сдвигом) отрицательным ано-

малиям ЕП, ярким локальным экстремумам (обла-

стям максимальных/минимальных) значений фи-

зико-химических свойств. Так, для участка 1

(Аганозерский массив) характерно перекрытие ко-

ренных пород массива толщей ледниковых отложе-

ний, осложняющий поиски. Положение источников

аномалий ЕП (протяженных по глубине зон, обога-

щенных магнетитом) выявлено по поданным маг-

ниторазведки и соответствует координатам вдоль

(по оси х) профиля: 500 и 1500 м. Аномалии кон-

центрации вторично-закрепленных форм платины

(по ТМГМ) связаны с платиноносными горизон-

тами, локализованными вблизи зон, обогащенных

магнетитом. Для тех же участков профиля харак-

терно понижение значений ОВП. Для участков 2 и

3, локализованных в пределах Светлоборского мас-

сива, гистограммы относительных концентраций

платины и палладия не обнаруживают явной связи

с аномалиями ЕП или магнитной восприимчивости

после обжига. Аномалии ЕП, изученные на участке

2, являются малоамплитудными; на участке 3 ра-

боты методом ЕП не проведены, но с локальными

экстремумами графика магнитной восприимчиво-

20 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

сти после обжига обнаруживается корреляция. Ха-

рактерной иллюстрацией исследуемых явлений яв-

ляется участок 4 (Качканарский массив), где жиль-

ные тела титаномагнетита (выделенные непосред-

ственно по наблюдениям с поверхности)

сформировали высокоамплитудные аномалии ЕП,

спровоцировавшие локальное повышение концен-

траций подвижных форм платины и палладия. Эта

же часть разреза охарактеризована повышенными

значениями магнитной восприимчивости после об-

жига.

Завершая цикл исследований, посвященных

изучению формирования геоэлектрохимических

аномалий платиноидов, остается признать, что но-

вых вопросов появилось больше, чем ответов.

Только продолжение наработки обширной экспе-

риментальной базы позволит достоверно ответить

на большинство из них. Каковы закономерности

влияния протекания эклектического тока через гор-

ные породы на формирование ореолов подвижных

форм других ЭПГ? В каких условиях какие фак-

торы оказывают преобладающее влияние на появ-

ление, перемещение и осаждение подвижных форм

платиноидов? Каковы особенности указанных про-

цессов на тех или иных платиноносных массивах?

Из каких минералов происходит первоочередное

извлечение платиноидов под действием ЕП, из ка-

ких последующее? Тем не менее, уже имеющиеся

результаты позволяют использовать геоэлектрохи-

мические методы для поиска месторождений пла-

тиноидов и показывают необходимость учета дан-

ных других геофизических методов – электро- и

магниторазведки при интерпретации аномалий.

Автор благодарит доцентов Горного универси-

тета Миллера А.А. и Алексеева С.Г., а также про-

фессора Путикова О.Ф. за помощь в организации

экспериментальных исследований.

Литература

1. Алексеев С.Г., Вешев С.А., Ворошилов

Н.А., Путиков О.Ф., Савицкий А.П., Штокаленко

М.Б. Технология работ и интерпретации данных

геоэлектрохимических методов на рудных объек-

тах (методические рекомендации) ФГУ НПП «Гео-

логоразведка», Санкт-Петербург, 2005 г.

2. Блинов К.В., Марченко А.Г., Сергеев С.П.

Применение модифицированного метода диффузи-

онного извлечения элементов с плазменным масс-

спектрометрическим анализом для выявления пла-

тинометальной минерализации на Кольском полу-

острове. // Прикладная геохимия. Вып. 4.

Аналитические исследования. – М.: ИМГРЭ, 2003.

С. 232-241.

3. Гольдберг И.С., Алексеев С.Г., Вейхер

А.А., Грачева Т.Р., Электрохимическое извлечение

элементов из горных пород, Сб. Методы разведоч-

ной геофизики. Исследование и применение фи-

зико-химических и геоэлектрохимических процес-

сов при поисках и разведке полезных ископаемых.

1982 г.- стр. 62-81.

4. Квон Д.А., Рыжов А.А., Шевнин В.А. При-

чины аномалий ЕП большой амплитуды свыше

1200 мВ в безрудных горных районах. Инженерная

геофизика 2015 — Геленджик, Россия, 20-24 апреля

2015 г.

5. Колонских Н. С., Макарова Ю. В., Особен-

ности геохимических поисков платинометалльных

проявлений на Полярном Урале и в Карело-Коль-

ском регионе, Материалы VII Межрегиональной

геологической конференции, 2008, стр.224-226.

6. Кубракова И. В., А. В. Фортыгин, С. Г. Ло-

бов, И. Я. Кощеева, О. А. Тютюнник, М. В. Миро-

ненко, Миграция платины, палладия и золота в вод-

ных системах платинометальных месторождений,

Геохимия, 2011, № 11, с. 1138–1152.

7. Макарова Ю.В. Особенности распределе-

ния хрома, никеля, меди и благородных металлов в

почвах Ганинского участка (Бураковский расслоен-

ный массив Карелии) // Записки Горного института.

2004. Т. 159. Ч. 2. С. 15-18.

8. Марченко А.Г. Вторичные литохимиче-

ские ореолы и потоки рассеяния: классификация,

главные типы, концептуальные и математические

модели, количественная интерпретация с оценкой

прогнозных ресурсов. // Прикладная геохимия.

Вып. 8: Проблемы поисковой геохимии. Т. 1: Тео-

рия и методы. – М: ИМГРЭ, 2008. С. 106-118.

9. Путиков О. Ф. Основы теории нелинейных

геоэлектрохимических методов поисков и раз-

ведки. Санкт-Петербургский государственный гор-

ный институт. СПб., 2009. 534 с.

10. Путиков О. Ф., Лазаренков В. Г., Таловина

И. В. Сенчина Н. П. Условия формирования есте-

ственного электрического поля (ЕП) на месторож-

дениях силикатного никеля кор выветривания. За-

писки Горного института. 2013 г, т 200, С. 81-86.

11. Путиков О.Ф., Сенчина Н.П. Точное реше-

ние системы нелинейных дифференциальных урав-

нений в частных производных теории геоэлектро-

химических методов // Доклады академии наук. -

2015. - Т. 463. - № 2. - С. 213-215.

12. Радомская В.И., Радомский С.М., Моисе-

енко В.Г. Особенности аккумуляции благородных

металлов растениями ландшафтов Верхнего При-

амурья // Литосфера 2008. № 3. С. 100-113.

13. Радомский С.М., Радомская В.И. Равновес-

ные параметры процесса окисления благородных

металлов // Естественные и технические науки.

2010. № 4. С. 166-170.

14. Рысс Ю.С. Геоэлектрохимические методы

разведки (введение в геоэлектрохимию). ЛГУ. СПб,

1983. 255 с.

15. Штокаленко М.Б., Путиков О.Ф., Алексеев

С.Г., Вешев С.А., Ворошилов Н.А. Оценка парамет-

ров струйной миграции по ширине ореола вторично

закрепленных форм химических элементов // Гео-

физика. - №4. - 2006. - С. 55-60.

16. Cin-Ty Aeolus Lee, Gerald J. Wasserburg and

Frank T. Kyte, Platinum-group elements (PGE) and

rhenium in marine sediments across the Cretaceous–

Tertiary boundary: Constraints on Re-PGE transport in

the marine environment, Geochimica et Cosmochimica

Acta. - Vol. 67, No. 4, 2003, p. 655–670.

17. Goldberg I.S. Vertical migration of elements

from mineral deposits. Journal of Geochemical Explo-

ration, 1998. – V. 61. - р. 191–202.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 21

18. Dyer Richard D, Barnett Peter J, Multimedia

exploration strategies for PGEs: insights from the Surf-

icial Geochemistry Case Studies Project, Lake Nipigon

Region Geoscience Initiative, northwestern Ontario

Canadian Journal of Earth Sciences, 2007, Vol. 44, No.

8 : pp. 1169-1202.

19. Hamilton, S.M. 2000. Spontaneous potentials

and electrochemical cells. Handbook of Exploration

Geochemistry, Vol. 7, 81–119.

20. Hamilton S.M. Electrochemical mass

transport in overburden: a new model to account for the

formation of selective leach geochemical anomalies in

glacial terrain // Journal of Geochemical Exploration. –

1998. - № 63. – р. 155–172.

21. Ian R. Pumer H. M. Prichard et al. (eds.),New

Mechanisms for the Mobilization of the Platinum

Group Elements in the Supergene Zone, Geo-Platinum

87, 1987, P.83-92

22. Kéiko H. Hattori And Eion M Cameron, Using

the High Mobility of Palladium in Surface Media in Ex-

ploration for Platinum Group Element Deposits: Evi-

dence from the Lac des Iles Region, Northwestern On-

tario, Economic Geology Vol. 99, 2004, pp. 157–171.

23. Malte Junge, Thomas Oberthür, Dennis Kra-

emer, Distribution of platinum-group elements in pris-

tine and near-surface ores from the Platreef, northern

Bushveld Complex, South Africa, SGA Conference pa-

per. – Nancy. – 2015.

24. Mann A.W., R.D. Birrell, M.A.F. Fedikow &

H.A.F. Vertical ionic migration: mechanisms, soil

anomalies, and sampling depth for mineral exploration,

de Souza, Geological Society of London. Geochemis-

try: Exploration, Environment, Analysis// Vol. 5 - 2005

- pp. 201–210.

25. Sibson R.H., Moore J.M., Rankin A.H., Seis-

mic pumping; a hydrothermal fluid transport mecha-

nism. J. Geol. Soc. Lond. Spec. Pub. 131- 1975. - p.

653-659.

26. Suhong Pan, Gan Zhang, Yali Sun, Paromita

Chakraborty, Accumulating characteristics of platinum

group elements (PGE) in urban environments, China,

Science of the Total Environment 407 (2009) 4248–

4252.

22 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КИЕВСКОЙ ОПЫТНОЙ СТАНЦИИ

ЖИВОТНОВОДСТВА «ТЕРЕЗИНО» В 20-60-Х ГОДАХ ХХ ВЕКА:

ИСТОРИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Присяжнюк Николай Владимирович,

доктор сельскохозяйственных наук,

главный научный сотрудник отдела архивов Национальной научной сельскохозяйственной

библиотеки Национальной академии аграрных наук Украины (г. Киев, Украина).

Резюме

В статье исследуется история становления отраслевого учреждения — Киевской опытной станции

животноводства «Терезино». Проанализированы научные исследования ученых станции касательно раз-

вития отечественного сельскохозяйственного опытного дела в области животноводства.

Ключевые слова: Киевская опытная станция животноводства «Терезино», научные исследования,

сотрудники станции, история станции.

Abstract

The article investigates the history of the establishment of the branch institution — the Kiev experimental

station of animal husbandry «Teresino». Analyzed the scientific research of the scientists of the station regarding

the development of the domestic agricultural experimental business in the field of animal husbandry.

Key words: Kiev experimental animal breeding station «Teresino»., scientific researches, employees of the

station, station history.

Значение животноводства для народного хо-

зяйства любого государства сложно переоценить.

Ведь именно эта отрасль удовлетворяет потребно-

сти населения в продуктах питания с высоким со-

держанием калорий (мясная, молочная и другая

продукция). Кроме того, именно продукция живот-

новодческого сектора используется для изготовле-

ния одежды и обуви, шерстяных тканей и других

необходимых изделий. Современное производство

продуктов животноводства не может нормально

функционировать и развиваться, не опираясь на ре-

комендации науки и передовой практики. Как из-

вестно подход к любой науке, в том числе и живот-

новодческой без учета исторических условий до-

рого обходиться народному хозяйству. Поэтому

целью исследования было изучить деятельность Ки-

евской опытной станции животноводства «Тере-

зино» — одного из старейших на Украине отрасле-

вых научно-исследовательских учреждений каса-

тельно важнейших вопросов селекции, племенного

дела, технологии производства мяса, молока, про-

дукции овцеводства, птицеводства, систем кормле-

ния и содержания поголовья, которые обеспечи-

вают ускорение научно-технического прогресса,

повышение производительности труда, увеличения

производства продовольственных ресурсов, улуч-

шения их качества при рациональном природо-

пользовании.

Идея создания сельскохозяйственной опытной

станции на Правобережье Украины возникла еще в

1910 г., но осуществить ее земство и Департамент

земледелия царской России не смогли. Киевское и

Подольское губернские земства совместно с Депар-

таментом земледелия ассигновали полмиллиона

рублей на приобретение земельных участков возле

Белой Церкви, в урочище «Роток» и возле Киева на

Батыевой горе. Кроме того, они приняли официаль-

ное решение об открытии в Киеве Краевой сельско-

хозяйственной опытной станции в 1914 г. Однако

деньги, выделенные на закупку земли, были израс-

ходованы на другие цели. Только после Октябрь-

ской революции возник опять вопрос об открытии

сельскохозяйственной опытной станции.

В первые годы после революции, в период

гражданской войны и немецкой оккупации на

Украине станция, организованная в 1917 г., не

могла начать работу. Только с 1920 г. станция

начала проводить первые полевые опыты на зе-

мельных участках возле Белой Церкви и на Баты-

евой горе.

Несмотря на крайне неблагоприятные условия,

станция в первые годы своего существования вела

исследования по агрономической химии, приклад-

ной ботанике, сельскохозяйственной метеорологии

и почвоведению. Зоотехнический отдел Киевской

краевой сельскохозяйственной опытной станции

организовали осенью 1921 г. В это время отдел

практически не мог приступить к работе. Не име-

лось помещений для скота и не было животных.

Осенью 1922 г. приобрели на местных ярмар-

ках трех коров и одно гнездо свиней на Носовской

сельскохозяйственной опытной станции Чернигов-

ской губернии [6, с. 7-11].

Весной 1923 г. на станции построили первый

коровник на 20 коров и 10 голов молодняка, в

1924 г. — свинарник на 12 станков. В этих помеще-

ниях в дальнейшем организовали первые племен-

ные фермы, которые в то время назывались рассад-

никами белоголового украинского крупного рога-

того скота и крупной белой породы свиней. В

1923 г. купили 27 коров белоголового украинского

скота на хуторе Михайловском (ст. Голендры Вин-

ницкой обл.) и одного чистопородного быка. Позд-

нее станция приобрела на базарах в Белой Церкви и

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 23

Гребенках коров-помесей симментальской породы

и укомплектовала ими стадо.

В 1928 г. на станцию завезли двух чистопород-

ных бычков и 11 телок симментальской породы из

Баварии. И, наконец, в 1930 г. на станцию передали

из бывшей Носовской сельскохозяйственной опыт-

ной станции 22 коровы и телки, а также одного

быка-производителя. Этим было положено начало

организации племенных рассадников крупного ро-

гатого скота и свиней на станции.

Исследовательскую работу по животновод-

ству отдел зоотехнии (профессор В.П. Устьянцев)

начал в 1922 г. с опытов по силосованию кормов.

Опыты имели целью выяснить пригодность этого

способа заготовки сочных кормов на зиму в то-

гдашних условиях мелкого крестьянского хозяй-

ства. Для силосования использовали свекловичную

ботву, озимую вику с рожью, осоковые болотные

травы, капустный лист и корнеплоды. Кроме того,

изучали возможность так называемой биологиче-

ской подготовки соломы: при силосовании к соч-

ному корму добавляли измельченную солому с це-

лью улучшения ее качества и повышения питатель-

ной ценности.

В 1925-1926 гг. проводили опыты по силосова-

нию кукурузы, которая в то время использовалась

на станции не только на зеленый корм, но и на сено

и силос.

На станции в начальный период ее работы про-

водили и другие исследования, которые не утра-

тили своего значения и теперь. Например, летом

1923 г. профессор В.П. Устьянцев и М.И. Матиец

поставили опыт по скармливанию вико-овсяной

смеси молочным коровам. Опыты показали, что зе-

леный корм благоприятствовал повышению молоч-

ной продуктивности подопытных животных.

Хотя в работе станции и имелись некоторые

успехи, однако в связи с недостатком земли и поме-

щений для скота не было должных условий для бо-

лее глубокой исследовательской работы по живот-

новодству. Поэтому в октябре 1926 р. отделу зоо-

технии передали хозяйство «Терезино», и на

станции расширяется научно-исследовательская

работа по всем отраслям животноводства.

До революции усадьба «Терезино» и прилега-

ющие к ней земли и леса Белоцерковского округа

принадлежали помещице. Большой земельный уча-

сток в «Терезино» окружал глубокий ров. На этом

земельном участке находился заповедник, куда за-

возили для охоты лисиц, диких коз, фазанов и пр.

Помещичье хозяйство «Терезино» было

крайне запущенным. Из всей земли, прилегающей

к охотничьему хозяйству, под посевы использова-

лось около 80 десятин, а остальная земля (более

10 тыс. десятин) не обрабатывалась. Не случайно

эту землю длительное время называли дикой сте-

пью. В помещичьем имении «Терезино» имелись

конный завод с 50 чистопородными верховыми ло-

шадьми и небольшая молочная ферма.

В 1917 р. на месте бывшего помещичьего име-

ния организовали совхоз, который в 1921 г. пере-

именовали в Государственную племенную ко-

нюшню. В октябре 1926 г. в связи с переходом от-

дела зоотехнии Киевской краевой сельскохозяй-

ственной опытной станции с Батыевой горы в «Те-

резино» Государственную конюшню перевели в

Бровары, близ Киева.

В 1926 г. с Батыевой горы в «Терезино» пере-

вели стадо белоголового украинского скота (13 ко-

ров, 2 быка-производителя и 14 голов молодняка).

Племенные конюшни перестроили в помещения

для крупного рогатого скота и свиней. Приступили

к комплектованию племенных заводов. Так начался

новый этап в развитии племенного хозяйства «Те-

резино» [2, с. 3-10; 3, с. 11-15].

С переходом отдела зоотехнии в «Терезино»

изменилась научная деятельность опытной станции

по животноводству. Заведующим отделом был

назначен профессор А.П. Редькин.

В отделе зоотехнии создали подотделы: круп-

ного рогатого скота, свиноводства, птицеводства,

овцеводства, кормопроизводства и кормоиспользо-

вания, зоогигиены, коллективных опытов, а также

агрохимическую лабораторию.

Заместителем А.П. Редькина по научной части

был профессор В.П. Устьянцев. В подотделе круп-

ного рогатого скота, который возглавлял В.П. Усть-

янцев, работали С.В. Серапин и И.Т. Назаренко.

Племенную работу вели Н.Г. Ласкавый и

В.М. Святненко. В подотделе свиноводства, кото-

рый возглавлял А.П. Редькин, числились еще

И.И. Невжинский, М.М. Ларионова и В.И. Кирса-

нов. В подотделе птицеводства работали В.С. Ми-

лоченко и Н.П. Черпацкая, овцеводства — Г.И. Коз-

лов, кормопроизводства и кормоиспользования —

К.И. Вересенко и С.С. Мережко, зоогигиены —

профессор А.К. Скороходько, в агрохимической ла-

боратории — Н.И. Богоявленский и П.Г. Белокри-

ницкий, а в подотделе коллективных опытов —

Д.К. Белогуб.

В августе 1929 г. отдел зоотехнии Киевской

краевой сельскохозяйственной станции по реше-

нию правительства был реорганизован в самостоя-

тельное научно-исследовательское учреждение —

Киевскую зоотехническую опытную станцию «Те-

резино». В 1934 г. станцию стали называть Киев-

ской зональной молочно-мясной опытной станцией

«Терезино», 1935 г. — Киевской областной научно-

исследовательской станцией животноводства,

1947 г. — Киевской научно-исследовательской

станцией животноводства, с 1956 г. — Киевской

опытной станцией животноводства.

Большую роль в работе станции в довоенные

годы сыграли работавшие в то время профессора

П.Д. Пшеничный, А.К. Скороходько, А.А. Соло-

вьев и И.И. Задерий, а также научные сотрудники и

специалисты Н.А. Староверов, К.И. Вересенко,

С.В. Серапин, Д.К. Белогуб, Н.И. Богоявленский,

М.А. Базилевич, Т.С. Бондаренко и Т.Д. Савельев.

Плодотворная работа станции по совершен-

ствованию племенных стад в «Терезино», а также

научная и производственная деятельность были

прерваны Великой Отечественной войной. Стадо

племхоза «Терезино» эвакуировали вглубь страны.

За время эвакуации от 254 гол. крупного рогатого

24 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

cкота (в том числе 120 коров) сохранилось лишь 19,

из них 14 коров.

В «Терезино» скот разместили в бывшем сви-

нарнике на центральной усадьбе. В июне 1945 г.

стадо пополнилось чистопородным симменталь-

ским скотом (4 быка, 74 коровы и 19 голов молод-

няка), полученным из хозяйства Рейнсдорф (Верх-

няя Силезия). Однако все коровы и быки рейнс-

дорфского стада дали положительную реакцию на

туберкулез, и их выделили на отдельную ферму.

Здоровый молодняк передали племхозу «Тростя-

нец».

Во время оккупации племхоза «Терезино»

немецко-фашистские захватчики уничтожили все

хозяйство. Почти все производственные постройки,

животноводческие фермы и жилые дома были раз-

рушены или сожжены. Люди жили в землянках и

временных постройках легкого типа. Научное обо-

рудование лабораторий было уничтожено. Поля

длительное время не удобрялись, некоторые за-

росли сорняками. Почти вся сельскохозяйственная

техника находилась в непригодном для работы со-

стоянии. Не было семян, удобрений и кормов для

скота. В таких условиях приступили к восстановле-

нию опытного хозяйства «Терезино».

После реэвакуации скота и пополнения стада

чистопородным симментальским скотом в «Тере-

зино» начали восстанавливать животноводческие

фермы. В 1945-1946 гг. профессор Н.А. Кравченко

и старший научный сотрудник Н.А. Староверов со-

ставили перспективный план селекционно-племен-

ной работы со стадом симментальского скота, кото-

рый лег в основу дальнейшей заводской работы в

первые послевоенные годы.

В 1947 г. по распоряжению Совета Министров

СССР была восстановлена деятельность Киевской

опытной станции животноводства с прежним под-

чинением ей бывшего племхоза «Терезино» в каче-

стве экспериментальной базы. Таким образом, они

снова объединились в одно научно-исследователь-

ское учреждение.

Опытное хозяйство «Терезино» в короткий

срок закончило восстановительную работу. Менее

чем за пятилетний срок станция была полностью

восстановлена и начала оказывать помощь колхо-

зам и совхозам в развитии общественного животно-

водства и повышении его продуктивности.

В 1958-1962 гг. коллективом станции сов-

местно со специалистами производства были разра-

ботаны и широко внедрялись научно обоснованные

системы ведения хозяйства в колхозах Жашков-

ского производственного управления Черкасской

области, Тетиевского и Белоцерковского производ-

ственных управлений, а также мероприятия по

углубленной внутрирайонной специализации жи-

вотноводства в колхозах и совхозах Васильков-

ского производственного управления Киевской об-

ласти [3, с. 11-29].

В 60-х годах ХХ столетия коллектив научных

сотрудников станции работал над решением таких

проблем:

увеличение производства молока и мяса

(говядины), а также улучшение их качества. В этом

направлении проводили исследовательские работы

по разработке методов улучшения симментальской,

белоголовой украинской и черно-пестрой эстон-

ской пород скота в сторону повышения молочной

продуктивности, жирномолочности и улучшения

мясных качеств животных;

увеличение производства и улучшение ка-

чества свинины путем создания в опытном хозяй-

стве станции племенных стад свиней крупной бе-

лой породы и породы ландрас с повышенными по-

казателями продуктивности;

увеличение производства и улучшение ка-

чества шерсти и баранины, в связи, с чем проводи-

лась работа по совершенствованию стада овец по-

роды прекос, а также разрабатывали систему веде-

ния овцеводства в условиях интенсивного

сельскохозяйственного производства при новых

методах оценки животных по шерстности и мясно-

сти;

разработка и усовершенствование методов

и техники искусственного осеменения сельскохо-

зяйственных животных, а также соответствующей

аппаратуры с целью более широкого применения

их в производстве, борьбы с яловостью и повыше-

ния оплодотворяемости животных;

разработка научных основ кормления сель-

скохозяйственных животных путем изучения спо-

собов и норм скармливания мочевины сельскохо-

зяйственным животным, изучения химического со-

става кормов, эффективности круглогодового

скармливания силоса коровам и молодняку круп-

ного рогатого скота, а также скармливание сахар-

ной свеклы дойным коровам и свиньям при мясном

откорме;

разработка зоогигиенических нормативов

содержания сельскохозяйственных животных;

создание мощной кормовой базы для жи-

вотноводства, в частности повышение протеина в

зеленых, сочных и зерновых кормах [8, с. 3-7.].

В результате работ, проведенных отделом

крупного рогатого скота (В.Е. Недава, Х.И. Класен

и др.) была дана оценка ведущим быкам-произво-

дителям симментальской, белоголовой украинской

и черно-пестрой эстонской пород, а также разрабо-

таны методы наиболее эффективного их использо-

вания. Е.С. Бирюковой были разработаны и пере-

даны МСХ УССР рекомендации по племенной ра-

боте с белоголовой украинской породой скота. Под

руководством Х.И. Класена изучены результаты

промышленного скрещивания коров молочного

направления с производителями герефордской по-

роды и коров белоголовой украинской породы с

быками симментальской породы. В.М. Дзюбано-

вым и Л.С. Лебедевым в опытном хозяйстве стан-

ции и в колхозах Белоцерковского района, Киев-

ской области, проводились работы по созданию

мясной группы скота путем скрещивания помесей

симментальского, белоголового украинского и ка-

захского белоголового скота с быками герефорд-

ской породы [7, с. 29-35.].

Отделом овцеводства (Д.К. Михновский и

Н.А. Тырловой) разработаны основные элементы

ведения мясо-шерстного овцеводства, основанные

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 25

на применении зимних окотов, получении дополни-

тельного сырья в виде поярка и откорме ягнят на

жоме.

И.В. Смирновым усовершенствован и апроби-

рован в условиях колхозных пунктов искусствен-

ного осеменения новый способ хранения семени

быков-производителей с насыщением его двуоки-

сью углерода.

А.С. Артюхом изучены основные закономер-

ности в изменении химического состава и пита-

тельной ценности кукурузы и некоторых других

кормов по фазам их развития и предложены наибо-

лее эффективные сроки использования растений [8,

с. 3-7.].

К.А. Бахметом была разработана новая при-

точно-вытяжная система вентиляции с автоматиче-

ски действующим побудителем тяги для свинарни-

ков-маточников и коровников с нижним поступле-

нием воздуха. Им же в сотрудничестве с

И.В. Смирновым разработан метод круглосуточ-

ного беспривязного содержания быков-производи-

телей на огороженных выгулах в летний период,

что способствовало повышению качества их се-

мени.

Сотрудниками станции был изучен вопрос

приготовления и скармливания свиньям комбини-

рованных силосов, а также силосов из кукурузных

початков разной степени спелости в чистом виде, с

добавкой закваски молочнокислых бактерий и сер-

нокислого аммония [1, с. 108-115; 2, с. 15-26; 4, с. 3-

19].

Под руководством академика УАСХН

П.Д. Пшеничного велись исследования по исполь-

зованию мочевины при кормлении жвачных сель-

скохозяйственных животных. Проведенные опыты

позволили установить, что мочевина при скармли-

вании ее с силосом молодняку крупного рогатого

скота дает наилучший эффект в том случае, когда в

рационах содержится достаточное количество лег-

корастворимых углеводов, хорошим источником

которых является кормовая патока и сахарная

свекла.

Исследования по многим темам станция про-

водила в комплексе с другими научными учрежде-

ниями и учебными заведениями. Например, отдел

крупного рогатого скота работу по повышению

жирномолочности скота с использованием помес-

ных джерсейских быков проводил под методиче-

ским руководством Института генетики Академии

наук СССР. Лаборатория биологии размножения

сельскохозяйственных животных многие исследо-

вания проводила в контакте с отделом биологии

размножения сельскохозяйственных животных

Всесоюзного научно-исследовательского инсти-

тута животноводства и других научных учрежде-

ний.

В исследовательской работе научные сотруд-

ники станции всесторонне изучали и широко ис-

пользовали зарубежный опыт. Станция системати-

чески обменивалась научной литературой с зару-

бежными научными учреждениями. Некоторые

сотрудники станции (В.М. Дзюбанов, В.Е. Недава,

И.В. Смирнов) выезжали за границу для изучения

техники ведения животноводства за рубежом, а

также передачи опыта организации производства в

колхозах и совхозах Украины.

Лаборатория биологии размножения поддер-

живала научные связи с Пенсильванским универси-

тетом (США), лабораторией биологии размноже-

ния в Либехове (Чехословакия), Центральным ин-

ститутом биологии и патологии размножения

животных в Софии (Болгария). Отдел свиноводства

имел связи с Болгарским научно-исследователь-

ским институтом животноводства. Кром этого,

научные сотрудники (И.В. Смирнов, В.М. Дзюба-

нов, А.С. Артюх и др.) поддерживали личные кон-

такты с учеными многих стран, с которыми обме-

нивались научной информацией и печатными тру-

дами.

Станция осуществляла методическое руковод-

ство племенной работой с крупным рогатым ско-

том, свиньями и овцами в 264 колхозах и совхозах

Таращанского, Белоцерковского, Васильковского и

Тетиевского производственных управлений Киев-

ской области. Станцией были разработаны основ-

ные положения по организации племенной работы

на товарных фермах колхозов и совхозов, а также

методика составления плана племенной работы на

племенных фермах крупного рогатого скота. Разра-

ботаны рекомендации по борьбе с яловостью коров

в колхозах и совхозах, которые были утверждены

Министерством сельского хозяйства УССР.

В 1961 г. станция приступила к внедрению

способа искусственного осеменения свиней. Со-

гласно Постановлению ЦК КПСС и Совета Мини-

стров СССР «О реорганизации Министерства сель-

ского хозяйства СССР» в мае 1961 г. опытное хо-

зяйство «Терезино» было преобразовано в опорно-

показательное хозяйство Белоцерковского района,

Киевской области. В этом же году опорно-показа-

тельным хозяйством было организовано и прове-

дено бонитировку скота в колхозах и совхозах рай-

она.

Сотрудники станции систематически занима-

лись подготовкой кадров для животноводческих

ферм колхозов и совхозов, повышали квалифика-

цию специалистов производства. На станции было

организовано школы передового опыта, проводи-

лись лекции, семинары, районные и областные со-

вещания по животноводству. Станцию посещали

многочисленные экскурсии из разных районов и

областей Советского Союза, а также из зарубежных

стран. В 1959 г. производственное обучение на

станции прошел 71 студент, 1960 — 75, 1961 — 50,

1962 — 69, 1963 — 103 и в 1964 — 144 студента [3,

с. 23-28].

Наряду с работой на производстве студенты

изучали отдельные зоотехнические дисциплины,

проходили практику по бонитировке скота и др.

Так, например, под руководством И.В. Смирнова

студенты изучали на станции полный курс по ис-

кусственному осеменению сельскохозяйственных

животных и получали квалификацию техника по

искусственному осеменению сельскохозяйствен-

ных животных.

26 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ВЫВОДЫ

Таким образом, анализ научной деятельности

Киевской опытной станции животноводства «Тере-

зино» показал, что ее ученые являются авторами

многих теоретических разработок, которые нашли

практическое применение в области животновод-

ства бывшего СССР и УССР. Их усилиями разрабо-

таны региональные системы и методики селекци-

онно-племенной работы на основе использования

методов внутрипородной селекции и обосновано

эффективность межпородного скрещивания как

действенного средства породного усовершенство-

вания сельскохозяйственных животных. Предло-

жены оптимальные нормы и рационы кормления и

откорма различных видов и возрастных групп сель-

скохозяйственных животных. Определены химиче-

ский состав и питательная ценность кормов Право-

бережной Лесостепи УССР [5]. Усовершенство-

вано кормовую базу животноводства на основе

разработки технологий силосования кормовых

культур, внедрение комплекса мероприятий,

направленных на рост производства протеина в зе-

леных, сочных и зернофуражных кормах, а также

схем зеленого конвейера.

Список использованной литературы

1. Артюх А.С. Сухое вещество растения ку-

курузы — критерий оценки ее общей питательно-

сти. Разведение и кормление сельскохозяйственных

животных: научные труды. Киев, 1962. – Т. VIII. –

с. 108-115.

2. Бондаренко Т.С. Племсовхоз «Терезино».

Киев-Харьков, 1939. — 31с.

3. Дзюбанов В.М., Алексеенко Л.Д., Ар-

тюх А.С., Бахмет К.А. Киевская опытная станция

животноводства «Терезино». Москва, 1965. – 246 .

4. Дзюбанов В.М. Киевская опытная станция

животноводства и ее работа за 1961 г. Разведение и

кормление сельскохозяйственных животных: науч-

ные труды. Киев, 1962. – Т. VIII. – с. 3-19.

5. Зубець М.М. Діяльність Київської до-

слідної станції тваринництва «Терезине» (1921-

1986) у контексті розвитку вітчизняної зоотехніч-

ної науки: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня

кандидата сільськогосподарських наук: спец.

06.04.01 «Історія сільськогосподарських наук».

Київ, 2011. — 20 с.

6. Киевская опытная станция животновод-

ства / Министерство сельского хозяйства Украин-

ской ССР. Киев, 1956. – 14 с.

7. Паланський В.І. Найважливіші завдання

дальшого поліпшення української білоголової по-

роди. Наукові праці Київської дослідної станції

тваринництва «Терезино». Київ, 1969. – с. 29-35.

8. Щербаков В.М. Підсумки наукової і госпо-

дарської діяльності Київської науково-дослідної

станції тваринництва «Терезино» за 1964-1968 рр.

Наукові праці Київської дослідної станції

тваринництва «Терезино». Київ, 1969. – с. 3-7.

ПОТЕНЦИАЛ МЕКСИКАНСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ

СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ ДЛЯ ЕВРАЗИЙСКОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО

СОЮЗА

Пивикова Екатерина Константиновна

Важнейшим направлением деятельности

Евразийской экономической комиссии стало содей-

ствие открытию торговых домов в агрокластере

«Фуд Сити». Первоначально это были площадки

стран ЕврАзЭС – Белоруссии, Казахстана и Кирги-

зии, а в последующем и ряда других стран. В сен-

тябре 2018 г. такой центр содействия торговле был

открыт по инициативе предпринимателей из Мек-

сики, которые сформировали специальный совет по

установлению отношений с Евразийским экономи-

ческим союзом. Учитывая, что размещается этот

центр на «Фуд Сити», его первоначальная специа-

лизация – поставка продуктов питания из Мексики.

Это событие объективно вызывает вопрос: Чем бо-

гата Мексика, и какую продукцию сельского хозяй-

ства она производит и экспортирует?

За последние десятилетия Мексика преврати-

лась в одного из крупнейших производителей и экс-

портеров сельскохозяйственной продукции и про-

дуктов питания. В 2017 г. Мексика по объему вы-

шла на 6 место среди стран-производителей продо-

вольственной продукции – 33,5 млн. тонн,

опережая Испанию, Германию, Францию, но усту-

пая Китаю, США, Бразилии, России и Индии.

Мексика занимает 11-е место в мире по выра-

щиванию сельскохозяйственной продукции и жи-

вотноводства, 17-е место по добыче морепродук-

тов, 1-е место по экспорту пива, авокадо, томатов,

текилы, перца, кабачков и арбузов, 2-е место по экс-

порту лимонов и огурцов, 4-е место по экспорту

орехов и ягод. В номенклатуре её экспорта присут-

ствуют около трехсот наименований сельскохозяй-

ственной продукции, которая поставляется в более

чем 160 стран мира.1

1 http://www.2000agro.com.mx/agroindustria/crecen-9-4-

por-ciento-las-exportaciones-agropecuarias-en-mexico/

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 27

График 1: Динамика производства продуктов питания в Мексике (тыс. тонн)2

Значительно выросли объемы мексиканского

экспорта продуктов питания, и расширилась его

структура. Основным партнером Мексики в сфере

продовольствия является США, как по экспорту,

так и по импорту.

График 2: Экспорт сельскохозяйственной продукции Мексики, 2007-2018гг. (млрд. долл.)3

За период с 1993 г. по 2016 г. экспорт сельско-

хозяйственной продукции в США увеличился с 2,7

млрд. долл. до 29 млрд. долл. Вторым по значимо-

сти рынком сбыта продовольственной продукции

Мексики является Япония (в 2016 г. – 848 млн.

долл.), третьим – Канада (732 млн. долл.), четвер-

тым – Гватемала (323 млн. долл.).

Мексика предлагает на экспорт широкое раз-

нообразие продуктов, среди которых выделяются

пиво, авокадо, томаты, текила (График 3). В период

с 2008 г. по 2017 г. экспорт мексиканского пива уве-

личился с 1,8 млрд. долл. до 3,7 млрд. долл., тома-

тов – с 1,2 млрд. долл. до 1,9 млрд. долл., текилы –

с 0,8 млрд. долл. до 1,4 млрд. долл.4 За период с

2007 г. по 2017 г. наибольший прирост мексикан-

ского экспорта зафиксирован по следующим про-

дуктам: сахар – на 534%, орехи – на 489%, ягоды –

на 446%, авокадо – на 399%, шоколад – на 282%,

мясо крупного рогатого скота – на 163%, пиво – на

133%, лимон – на 132%, свинина – на 123%, текила

– на 90%, томаты – на 81%.

2 La Industria Alimentaria Animal de México // CONAFAB. 2018. P. 15 3 BANXICO [Электронный ресурс] // Режим доступа: www.banxico.org.mx / — Официальный сайт Банк Мексики (дата

обращения: 21.04.2018). 4 Данные Министерства экономики Мексики. https://www.gob.mx/se/archivo/articulos

29906

30995

32338

33503

34637

27000

28000

29000

30000

31000

32000

33000

34000

35000

2014 2015 2016 2017 2018

14

,9 16

,5

16

,2 18

,3 22 22

,8

24

,3

25

,6

26

,7 29 3

2,6

0

5

10

15

20

25

30

35

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Экспорт

28 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

График 3:

Основные сельскохозяйственные продукты экспорта Мексики в 2016-2017 г. (млрд. долл.)5

По производству и экспорту авокадо Мексика

является абсолютным лидеров. В 2017 г. 46% миро-

вого рынка производства приходилось на Мексику.

Мексиканский экспорт этого продукта за период с

2008 г. по

2016 г. вырос с 707 млн. долл. до более 2,2 млрд.

долл. Поставки мексиканского авокадо идут во

многие страны мира, но основным рынком сбыта

являются США – 70%, которые в 2016 г. закупили

в Мексике этого продукта на 1,7 млрд. долл. Среди

импортеров мексиканских авокадо выделяются

Япония, которая ввезла авокадо из Мексики на 155

млн. долл., Канада – 150 млн. долл., Испания – 38

млн. долл., Китай – 23 млн. долл.6

Продукция растениеводства

Мексика занимает лидирующие позиции в

мире по торговле отдельными продуктами растени-

еводства. Значительными темпами растут её про-

дажи за границу экологически чистых продуктов

питания. Спрос на экологически чистую продук-

цию в мире способствовал росту ее производства в

Мексике, особенно в штатах Чиапас, Оахака, Мичо-

акан, где производят сироп агавы, мёд, ваниль, се-

мена кунжута и многое другое.

Мексика стала одним из крупнейших произво-

дителей сбалансированных кормов для животных,

занимая 4-е место в мире (после США, Бразилии и

Китая). Для животноводства, птицеводства, домаш-

них животных в стране производится 27 млн. тонн

в год таких кормов и пищевых добавок. Основными

компонентами этих кормов являются кукуруза, соя,

рис и пищевые жиры.

Исторически Мексика является одним из про-

изводителей какао, однако за последние десятиле-

тия объемы производства сократились по причине

заболеваний деревьев какао. В 1993 г. в Мексике

было выращено 50 тыс. тонн и она занимала 51%

мирового рынка какао, однако в период с 2007 г. по

2016 г. среднее производство составило 27 тыс.

5 BANXICO [Электронный ресурс] // Режим доступа: www.banxico.org.mx / — Официальный сайт Банк Мексики (дата

обращения: 21.04.2018).

6 El Financiero, 06.03.2017 7 El Economista, 11 de enero de 2018. 8 El Economista, 15.02.2018

тонн. В 2016 г. на экспорт Мексика поставила 21

тыс. тонн какао.

Мексика играет значимую роль на мировом

рынке спаржи, являясь третьим в мире производи-

телем этого продукта. За последнее десятилетие

площади под выращивание спаржи утроились, и в

настоящее время эта культура растет в 15 мексикан-

ских штатах на общей территории 27,4 тыс. гекта-

ров. В 2017 г. производство спаржи достигло 218,7

тыс. тонн, из которых 64% было произведено в

штате Сонора.7

Алкогольные напитки

Мексика является крупнейшим производите-

лем и основным экспортером пива в мире. В 2016 г.

в стране было произведено 10,5 млрд. литров этого

напитка. Основной прирост производства был до-

стигнут за счет привлечения прямых иностранных

инвестиций, которые в эту сферу за последние пять

лет превысили 5 млрд. долл. Создание новых и мо-

дернизация действующих мощностей способство-

вали росту не только производства, но и экспорта.

Основная доля экспорта пива (79,9%) в 2016 г.

направлялась в США. Второе место среди покупа-

телей мексиканского пива занимает Австралия –

3%, третье – Великобритания (2,7%), четвертое –

Чили (2,3%), пятое – Канада (1,8%).8

В Мексике развито производство винограда и

вина. Под виноградники в этой стране отведено

больше площадей, чем в Канаде и Новой Зеландии

вместе взятых. Основной урожай продаётся как

столовый виноград в среднем 238 тыс. тонн и изюм

– 12 тыс. тонн.

В Мексике насчитывается 1950 производите-

лей вина и 207 компаний. Самый крупный вино-

дельческий район страны – высокое плато к северу

от г. Мехико, которое находится на территории

штатов Сакатекас и Кэретаро, но самые качествен-

ные вина производят в долине Гваделупе, которая

граничит с Калифорнией.

2,8

2,1

2,1

1,8

1,2

3,8

2,9

1,9

1,9

1,4

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Пиво Авокадо Томаты Мясо КРС Текила

2016 2017

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 29

Растущей статьей мексиканского экспорта яв-

ляется алкогольный напиток «текила». По своим

объёмам в общей структуре мексиканского экс-

порта текила занимает второе место после пива.

Производство текилы выросло с 140 млн. литров в

2003 г. до 271 млн. литров в 2017 г., причем струк-

тура производства изменилась, так как значительно

увеличилось производство текилы из 100% сока

агавы. В 2017 г. было произведено 84,4 млн. литров

этого вида текилы, а в 1997 г. текилы из 100% сока

агавы производилось всего 3,3 млн. литров. Текила

поставляется в более чем сто стран мира. Основной

экспортный поток направлен в США, объем кото-

рого вырос с 123 млн. литров (около 71%) в 2013 г.

до172 млн. литров в 2017 г.9 В Германию в 2017 г.

продано 4,6 млн. литров, в Испанию – более 3 млн.

литров, во Францию – 5,3 млн. литров, в Велико-

британию, ЮАР и Японию экспортировано более 2

млн. литров.10

Продукция животноводства

В животноводстве Мексике приоритет отво-

дится выращиванию крупного рогатого скота

(КРС), но также имеются хозяйства по разведению

лошадей, мулов, овец, коз, свиней. Поголовье КРС

в Мексике превысило 34 млн. голов в основном в

северных и северо-западных регионах страны, в

штатах Тамаулипас, Дуранго и Сакатекас. Откорм

скота происходит естественным пастбищным спо-

собом, а в последнее время применяются современ-

ные интенсивные виды откорма.

Производство мяса говядины в Мексике в пе-

риод с 2014 г. по 2017 г. в среднем составило 1,8

млн. тонн, свинины – 1,4 млн. тонн, птицы – 3,2

млн. тонн, яиц – 2,7 млн.тонн. Экспорт говядины в

2017 г. превысил её импорт на 116 тыс. тонн и до-

стиг 1 млрд. долл. Экспорт мексиканской свинины

устойчиво растет: с 2014 г. по 2016 г. увеличился с

89 тыс. тонн до 107 тыс. тонн, а в 2017 г. превысил

124 тыс. тонн. Основными покупателями мексикан-

ского мяса, особенно свинины, были Япония, США

и Южная Корея.

Спрос на продукты питания в Мексике с каж-

дый годом растет, что вызвано ростом населения и

их потреблением. Мощности перерабатывающего

сектора Мексики покрываются за счёт националь-

ных производителей по мясу птицы лишь на 41%,

по говядине – на 18%, по индейке – 2%, по баранине

– 1%. В 2017 г. на одного мексиканца в год потреб-

ление птицы составляет 31,5 кг, говядины – 14,6 кг,

свинины – 17,2 кг, рыбы – 9 кг.

На сельскохозяйственный сектор в Мексике

оказывает влияние постепенное поглощение круп-

ными агропромышленными предприятиями мел-

ких хозяйств. Из 300 тысяч зарегистрированных

сельскохозяйственных фирм 20 контролируют ры-

нок зерновых, 4 – рынок кукурузы и кукурузной

муки, 3 – фасоли, 3 – производство куриного мяса

и яиц, 3 – молока.

9 El Pais, 02.02.2018 10Технический совет Текилы [Электронный ресурс] // Ре-

жим доступа: http://www.crt.org.mx/EstadisticasCRTweb/

(дата обращения: 26.05.2018).

Рынок зерновых

Несмотря на то, что основную роль в мекси-

канском земледелии играет выращивание зерно-

вых, бобовых и масличных культур, в структуре

ввозимых продуктов питания и сельскохозяйствен-

ного сырья 1/3 приходится на четыре злаковые

культуры: фасоль, рис, пшеница и кукуруза. Одним

из первоочередных продуктов питания является ку-

куруза – 200 кг. в год в расчете на душу населения.

Причем расходы на импорт кукурузы растут быст-

рее, чем на другие злаковые: с 2013 г. по 2017 г. им-

порт кукурузы вырос с 2 млрд. долл. до 2,8 млрд.

долл., а пшеницы сократился с 1,3 до 1,1 млрд.

долл., риса с 436 млн. долл. до 408 млн. долл., фа-

соли с 139 млн. долл. до 134 млн. долл.

Каких-либо ограничений на импорт сельскохо-

зяйственной продукции, в т.ч. зерновых, на мекси-

канский рынок, за исключением санитарных и фи-

тосанитарных норм, не существует. Таможенная

пошлина для стран, у которых нет соглашения о

свободной торговле с Мексикой, составляет от 10%

до 68%.

Мексика потребляет 7,4 млн. тонн пшеницы в

год, из которых 4,5 млн. тонн импортирует. Исто-

рически до 2009 г. пшеницу из Мексики постав-

ляют лишь США и Канада, однако в последние

годы среди поставщиков пшеницы в Мексику при-

сутствует Россия, Украина и Франция. Россия

начала экспортировать пшеницу в Мексику в 2013

г. со 177 млн. тонн, что составило 6% мексикан-

ского экспорта этого продукта. В 2018 г. россий-

ские поставки пшеницы оцениваются в 577,8 млн.

тонн, что представляет уже 22% этого рынка.11

Учитывая богатый экспортный потенциал

сельскохозяйственной продукции Мексики и фор-

мирующуюся платформу продвижения на «Фуд

Сити», в перспективе потребители из стран

ЕврАзЭС смогут приобрести не только текилу и

пиво из этой страны, но и разнообразные ягоды,

фрукты и овощи, приправы, а также многие другие

экзотические продукты, которыми богата мекси-

канская земля и ее перерабатывающая промышлен-

ность.

Список литературы

1. Школяр Н. А. Мексика: потенциал эконо-

мического развития (перспективы сотрудничества

для России) Международные отношения, М. 2015,

192 С.

2. Школяр Н. А. Сделано в Мексике: нефть,

текила и многое другое.// Международная жизнь. -

2010. - № 4.

3. México 2018 – La Responsabilidad del

Porvenir. Tomo I. Coordinadores Pedro Salazar Ugarte,

Arturo Oropeza García, José Antonio Romero

Tellaeche. Mexico. 2018. 518 p.

4. México 2018 – La Responsabilidad del

Porvenir. Tomo II. Coordinadores Pedro Salazar

11 El Economista, 14 de agosto de 2018

30 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Ugarte, Arturo Oropeza García, José Antonio Romero

Tellaeche. Mexico. 2018. 459 p.

5. Competitividad internacional: agrupamiento

empresarial de empresas exportadoras de aguacate al

mercado espanol y norteamericano. Coordinadores

Joel Bonales Valencia, Genaro Sanchez

Barajas, Dolores Tous Zamora. Mexico. 2011. 246 p.

6. Remesas y desarrollo económico en México.

Coordinadores Jerjes Aguirre Ochoa, José César Lenin

Navarro Chavez, Víctor Antonio Acevedo Valerio.

Mexico. 2007. 293 p.

7. Balance preliminar de las economías de

América Latina y el Caribe, 2011. CEPAL, Santiago

de Chile, 2012.

8. La Industria Alimentaria Animal de México

2018. CONAFAB. Mexico.2018. 88 p.

Интернет-ресурсы:

1. Всемирной торговой организации

www.wto.org

2. Интернет-ресурс Экономической комис-

сии для Латинской Америки и Карибского бассейна

https://www.cepal.org/es

3. Министерство сельского хозяйства, живот-

новодства, развития сельских районов, рыболов-

ства Мексики https://www.gob.mx/sagarpa

4. Trade Map - Trade statistics for international

business development https://www.trademap.org/In-

dex.aspx

5. Технический совет Текилы:

http://www.crt.org.mx/EstadisticasCRTweb/

6. La Industria Alimentaria Animal de México //

CONAFAB. 2018. P. 18

7. Банк Мексики BANXICO:

www.banxico.org.mx

8. Министерство экономики Мексики.

https://www.gob.mx/se/archivo/articulos

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 31

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

UDC 620.197

PROTECTION OF METAL PRODUCTS FROM CORROSION

Holovach V. M.,

Cand. Sc. (Tech.)

Sirko Z. S.,

Cand. Sc. (Tech.)

Lakida Y.P.,

Cand. Sc. (Tech.)

National University of Bioresources and Natural Resources of Ukraine

The Ukrainian State Scientific Research Institute of "Resource", e-mail: nii_resurs@ukr.net

ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ОТ КОРРОЗИИ

Головач В. M.,

канд.техн. наук, доц.

Сирко З. С.,

канд. техн. наук, доц.

Лакида Ю.П.,

канд. техн. , ст. препод.

Национальний университет биоресурсов и природопользования Украины

Украинський государственный научно-исследовательский институт "Ресурс"

Purpose. Development of device for protection of metal objects from corrosion .

Methodology. Structural and parametric optimization in the design of the facility was carried out on the basis

of the electrochemical theory of kinetics with the use of modern means of computing microprocessor technology.

Findings. Theoretically, it is brought to the conclusion that in order to completely stop corrosion of the metal,

it is necessary to provide on its surface a protective potential equal to the standard electrode potential of the pro-

tected metal, which for iron is -0.44V. An electronic device has been developed that induces surface currents on

metal and ensures the availability of a standard electrode potential on the surface of metal objects that are not in

electrical contact with the earth's surface.

Originality. A new method and device for the destructive protection against corrosion of metal products that

are outside electrical contact with the earth's surface has been developed, which meet the economic criteria and

ensure the protection of metal products against corrosion without their mechanical damage.

Practical, value. Compared with prototypes, the developed method and device have such distinctive features

as complete protection without destroying the surface of metal products, especially in difficultly controlled places,

as well as protection under any mechanical loads that can cause destruction of paint coatings, the ability to provide

protection for moving devices, almost unlimited lifetime of the protection device.

Keywords: corrosion, oxidation, atmosphere, water, protection, electrochemical potential, anode, cathode,

voltage, metal, device

Цель. Совершенствование активного метода защиты металлических устройств от коррозии и разра-

ботка устройств для его реализации.

Методика. Исследование проводилось на базе электрохимической молекулярно-кинетической тео-

рии с применением физического моделирования процесса протекания коррозийных явлений в металле и

использования микропроцессорного опытного электронного устройства для создания поверхностных

электрических отрицательных зарядов на металле.

Результаты. Теоретически доказано, что для полного прекращения коррозии металла необходимо на

его поверхности обеспечить защитный потенциал, равный стандартному электродном потенциала защи-

щается металла, который для железа равен -0,44В. Разработано электронное устройство индуцирующее

поверхностные токи на металле и обеспечивает наличие стандартного электродного потенциала на поверх-

ности металлических предметов, которые находятся вне электрического контакта с поверхностью земли.

Научная новизна. Разработан новый метод и устройство адеструктивного защиты от коррозии ме-

таллических изделий, находящихся вне электрического контакта с поверхностью земли, соответствующие

критериям экономичности и обеспечивают защиту металлических изделий от коррозии без их механиче-

ских повреждений.

Практическая значимость. По сравнению с прототипами разработан метод и устройство имеют

следующие отличительные признаки, как полную защиту без разрушения поверхности металлических из-

делий, особенно в трудно контролируемых местах, а также защиту при любых механических нагрузках,

которые могут бать причиной разрушения лакокрасочных покрытий, возможность обеспечения защиты

подвижных устройств, практически неограниченный срок работы устройства защиты.

32 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Ключевые слова: коррозия, окисление, атмосфера, вода, защита, Электрохимический потенциал,

анод, катод, напряжение, металл, устройство.

Introduction. The mining industry exploits a va-

riety of vehicles that are exposed to corrosion, which

significantly reduces their durability. It's about vehicles

and other metal products that are not directly in contact

with the earth.

Increasing the corrosion resistance of these prod-

ucts will enable them to significantly increase their ser-

vice life, durability and resource conservation.The de-

scription of currently used methods and means of pro-

tection of metal products from corrosion is given. A

description of the new technology of protection against

corrosion and the device on its base, which allows to

create a negative potential of voltage of electric current

on metal products to protect them from corrosion.

Corrosion of metal products can occur in the pres-

ence of, for example, the electrolyte adjoining conduc-

tor with iron and bordering with the electrolyte. Under

normal conditions, water, snow, and atmospheric mois-

ture are the electrolyte, and the surface of the earth, the

atmosphere or other external

conductor disposed near the metal product are

agents. Immersed in electrolyte two conductors (e.g.,

iron and the surface of the earth) create a galvanic cell.

More active material (iron) becomes the anode, and less

active (e.g., the ground) - cathode. Oxidation reaction

at the anode appears as a process by which to iron atoms

(they are more active than the impurity atoms) the free

electrons are attracted. The oxidation reaction proceeds

in the iron ferric hydroxide, which is called rust. Creat-

ing protection potential can be performed using meth-

ods and means of protection. Most interesting is the

method of cathodic protection of metal devices, in

which the negative pole of the external power source is

connected to the protected device, which acts as the

cathode. The positive pole of the source connected to

the auxiliary electrode - the anode, which is in the same

environment as the device to be protected. Thus secur-

able negatively polarized and its potential is shifted to

a value at which substantially or completely inhibits the

corrosion of metal.

Unsolved aspect of the problem. In the modern

world, corrosion of metals and their protection against

corrosion is one of the most important scientific and

economic problems. In particular, the problem of relia-

bility of automotive equipment requires its solution [1].

The most common means of protecting metal products

from corrosion is the coating of their surfaces with pro-

tective varnishes, paints and films, which prevent the

direct contact of the metal with a corrosive external en-

vironment [2].The disadvantage of such passive protec-

tion is the practical difficulty of controlling the integrity

of the protective coating, especially in hard-to-reach

places, the destruction of the coating under mechanical

influences.

Analysis of the recent research and publsica-

tions. The most widespread method of cathodic protec-

tion [2] of metal devices was obtained, in which the

negative pole of the external current source is con-

nected to a protected device, which acts as a cathode.

The disadvantage of the method is the possibility of

over-protection, in which the coating is destroyed. The

use of electronic active metal protection against corro-

sion is more reliable [3,4], but requires the destruction

of metal for connecting electrical wires.

Objectives of the article. The purpose of the work

is to investigate the possibility of improving the active

method of protecting metal devices from corrosion and

developing devices for its implementation.

Prezentation of the main research. In metal

products, corrosion can occur if there is, for example,

an electrolyte bordering with iron and a conductor that

borders on the electrolyte. Under normal circum-

stances, water, snow, and atmospheric moisture are an

electrolyte, and the surface of the earth, the atmosphere,

or other external conductor, located near the metal

product, are conductors. Submerged in an electrolyte,

two conductors (for example, iron and surface of the

earth) create a galvanic element.

The more active material (iron) becomes an an-

ode, and less active (for example, the surface of the

earth) - a cathode.

In the galvanic pair of corrosion electrodes, an-

odic is always inclined.

The oxidation reaction on the anode looks like a

process in which free electrons are attracted to the iron

atoms (they are more active than the atoms of the im-

purity).

As a result of the oxidation reaction, iron passes

into the hydroxide of iron, which is called rust. In the

presence of water conduction salts

Electrolyte rises and increases the oxidation rate

of the anode (metal product).

At present, the most common means of protecting

metal products from corrosion is coating their surfaces

with protective varnishes, paints and films, which pre-

vent the direct contact of metal with a recurring envi-

ronment.

The disadvantage of such passive protection is the

practical difficulty of controlling the integrity of the

protective coating, especially in hard-to-reach places,

the destruction of the coating under mechanical influ-

ences.

The use of active metal protection against corro-

sion is more reliable.

At atmospheric corrosion, which is an electro-

chemical process, oxidation-reduction reactions occur

on the surface of a corroded metal. When contacting a

metal surface with aqueous solutions such reactions can

be the restoration of hydrogen ions and ionization (dis-

solution) of the metal.

As a result of the occurrence of the combined re-

actions, the corrode metal acquires a certain corrosion

potential. The rate of dissolution of the metal is charac-

terized by the magnitude of the corrosion current den-

sity. The shift from the corrosion potential to the nega-

tive side (creation of the protective potential) causes the

acceleration of the hydrogen release and the slowdown

of the ionization reaction of the metal.

Creating protective capability can be done using

various methods and means.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 33

The most widespread method of cathodic protec-

tion of metallic devices was obtained, in which the neg-

ative pole of an external current source is connected to

a protected device, which acts as a cathode. The posi-

tive pole of the source is connected to the auxiliary

electrode - the anode, which is in the same environment

as the protected device (for example, it is fastened

through an insulating

Gasket on the protective device). Thus, the pro-

tected object is negatively polarized and its potential

shifts to a value at which the metal corrosion process is

significantly or completely suppressed.

Theoretically, in order to completely stop corro-

sion, it is necessary to provide a protective potential

equal to the standard electrode potential of a protective

metal, which for iron is -0.44V.

Known technology that differs from the technol-

ogy of cathode protection by the fact that in devices [3]

made by this technology, the metal product is supplied

with an alternating current rather than a constant, as in

the case of cathode protection. In this case, the product

receives a negative potential in relation to the external

environment, for example, the surface of the earth, the

atmosphere.

The effect of the potential difference difference on

a metal product can be calculated according to the for-

mulas of the electrochemical kinetic theory [4]:

𝐶𝑅 = (𝐶𝑅)𝑜 𝑒𝑥𝑝 (𝛼𝐹𝐸𝑐𝑜𝑟𝑟 /𝑅𝑇) (1)

where CR - level of corrosion; (CR)o is a constant;

a - constant transmission, 0≤a≤1;

F=NA∙e = 96485,309 K ∙ mol-1 is the Faraday con-

stant;

R = 8,3144621 ± 0,0000075 J / (mol ∙ K) - univer-

sal gas constant;

T - Kelvin temperature;

Еcorr - corrosion potential, mV.

The difference between the potentials of the test

and control product has the form:

𝐶𝑅)𝑡𝑒𝑠𝑡 / (𝐶𝑅)𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 = 𝑒𝑥𝑝 {𝛼𝐹 [𝐸𝑐𝑜𝑟𝑟/𝑡𝑒𝑠𝑡 − 𝐸𝑐𝑜𝑟𝑟/𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙] / 𝑅𝑇} (2)

Substituting the values of the quantities in formula

(4) we obtain:

(CR)test / (CR)control = 0,00291 (With an average

potential difference of 150mV). This means that the

level of corrosion of a metal product protected by the

device will be reduced by (1 - 0.00291) ∙ 100% =

99.7%.

The device [6] proposed by the authors differs

from those known in that the supply of the alternating

potential to a metal product is carried out without me-

chanical destruction of the latter into one point on its

surface. In fig. 1 shows a block diagram of the device.

Fig. 1. Block diagram of the device protection against corrosion of metal products:

1 power supply; 2 - block overvoltage supply; 3 - voltage; 4 - Sema voltage control; 5 - processor; 6 - pulse am-

plifier; 7 - indication unit; 8 - high-pass filter.

The device works as follows. The voltage from the

power supply 1 is fed to the block of protection against

overvoltage of power 2. From the outputs of block 2,

the voltage is fed to the stabilizer 3 and the circuit of

the voltage supply 4. Stabilized voltage from the power

supply 3 is fed to the input of the comparator embedded

in the processor 5. On the second input of the compar-

ator Supplied unstable voltage from block 4. When

changing the supply voltage below the set value, the

microprocessor switches off the device. If the power

supply voltage is normal, then the microprocessor out-

puts a signal to the power supply unit 7. At the same

time, from the output of the microprocessor 5, the pulse

signals are fed to the amplifier 6, the output of which

through the capacitor C1 is applied to the negative pole

of the power supply, which is electrically connected to

the ' Coupled to the case of a metal product. Due to the

fact that the negative pole of the power supply con-

nected through the high frequency filter 8, the output

pulse signal is used efficiently, since it is loaded with

high resistance (on the component variable) of the filter

8. The surface of the metal product receives a negative

potential in relation to the surface of the earth, which is

significantly Eliminates or completely suppresses the

process of corrosion of a metal.

Fig. 2 shows the oscillogram of the output signal

of the device.

34 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Fig.2 The oscillogram of the output signal of the device

Due to the high frequency of passage of pulses of

the output signal, the metal surface of the product is

covered by negative electrical charges. In this case, the

corrosion of the metal acquires corrosion potential,

which prevents the appearance of corrosion.

Fig. 3 shows the dependence of the reduction of

the level of corrosion of a metal product on the differ-

ence of corrosion potentials.

Fig.3. Dependence of reducing the level of corrosion of metallic corrosion products

from the difference of potentials

Analyzing the relationship is shown in Fig. 3, we

can conclude that, since the potential difference equal -

0,4V can watch nearly 100% reduction in the level of

corrosion-protected device of metal products and the

impact of the lack of a permanent transfer of a.

Fig.4 shows an installation in which the operation

of the device investigated prevent corrosion. On the

plate for a long time (up to 6 months), periodically

sprayed with saline fluid.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 35

Fig. 4. Installation for the study of the device prevent corrosion:

1 - oscillogram; 2 - power supply (12V); 3 - contact; 4 - a device to prevent corrosion; 5 -plastina connected to

the unit 4; 6 - scratches on the plates; 7 - control plate; 8 - oscilloscope probe (connected to a laptop).

Fig. 5 shows examples of metal plates and after 6 months of finding them in saline environments.

а b

Fig. 5. Samples of metal plates and after 6 months in the medium sal:

a - control plate; b - plate connected to the device protection against corrosion.

Conclusions. The apparatus has proved to be an effective means

of protection against corrosion of metal products. The

basis of his work laid the technology, allowing you to

create a negative potential voltage electric current to the

metal products that are on the move and can not be

grounded and that the use of cathodic protection or

other difficult or even impossible.

References / Список літератури:

1. Pernebekov, S.S., Ussipbayev, U.A., Ju-

nusbekov, A.S., Balabekov, Z.A. The study and man-

agement of reliability parameters for automotive equip-

ment using simulation modeling. Life Science Journal.

Volume 10, Issue 12 SPL.ISS., 2013, Article number

132, Pages 828-831.

2. Азаренков Н. А. Коррозия и защита ме-

таллов. Азаренков Н. А, Литовченко С.В., Неклю-

дов И.М., Стоев П.И., Харьков: ХНУ, 2007, 187с.

3. Patent US 7198706 B2, Method for inhibiting

corrosion of metal, Apr.3, 2007 .

4. Б.Б. Дамасский, О.А. Петрий. Введение в

электрохимическую кинетику. – Москва.: 2 изд.,

1983. – 350с.

5. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хоро-

шилов А.В. Коррозия и защита от коррозии М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 336 с.

6. Patent Ukraїni UA 72276, MPK C23F 13/02

(2006.01), Byul.№ 15, 10.08.2012, «Pristrіi dlya

zahistu metalevih predmetіv vіd korozії».

36 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

УДК 66.02

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ШКУР ОВЕЦ И

ВЫДЕЛАННЫХ ИЗ НИХ КОЖ ДЛЯ ГАЛАНТЕРЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Ибрагимова Н. А. к.т.н., доц.

(Российский экономический университет им. Г. В. Плеханова)

Аннотация: Обеспечение свойств, определяющих качество кож для галантерейных изделий, может

быть произведено при учете особенностей строения и свойств шкур животных, используемых для выделки

кож.

Ключевые слова: волокна, шкура, кожа, дерма, коллаген.

Новые специальные методы исследования ар-

хитектоники белковых тканей и их энергетической

структуры необходимы для изучения свойств

дермы и кожи для кожгалантерейных изделий, для

научных и практических целей.

Изучение кожного покрова млекопитающих

вскрывает широкий спектр адаптаций животных и их

органов к разнообразным условиям существования.

Вследствие непосредственного контакта с внешней

средой кожный покров испытывает и отражает ее воз-

действие, под влиянием которого в ходе эволюции у

различных групп животных в строении кожного по-

крова возникли свои особенности. Условия жизни

диких и домашних животных резко отличаются,

что проявляется в сезонных изменениях строения

кожного покрова. Эти изменения служат морфоло-

гическим отражением приспособления к среде оби-

тания животных.

Кожный покров диких животных существенно

отличается от такового домашних. Эти различия

возникли вследствие одомашнивания и изменения

среды обитания, а также проведения с ними селек-

ции по хозяйственным признакам. Впервые указан-

ная проблема была очерчена Ч. Дарвином, успешно

развивалась позднее с использованием в ней мето-

дов генетического анализа. К настоящему времени

накопилось много данных о строении кожного по-

крова домашних млекопитающих. Между тем, при

рассмотрении оказывается, что наиболее важные

изменения покрова происходят в условиях одомаш-

нивания (доместикации). Такие проблемы, как по-

явление и преобразование хозяйственно полезных

признаков кожного покрова на протяжении разви-

тия (онтогенеза), в подавляющем числе исследова-

ний рассматриваются только на уровне формирова-

ния свойств, необходимых для получения того или

иного продукта.

Структура кожного покрова млекопитаю-

щих

Проблеме морфологии кожного покрова млеко-

питающих посвящена обширная литература. В усло-

виях доместикации млекопитающих и разведения их

под влиянием направленного отбора по хозяйствен-

ным признакам строение кожного покрова раскры-

вает содержание исследуемого генотипа, обеспечи-

вающего стабильность и преемственность структур-

ной организации. В частных случаях кожный покров

называют кожей, подчеркивая его значение как ор-

гана. Расположение кожного покрова определяет

его сложную структурную организацию и связь,

как с организмом, так и с окружающей средой.

Кожа покрывает всю поверхность тела млекопита-

ющих. Она состоит из поверхностного эпителиаль-

ного слоя – эпидермиса, базальной мембраны, со-

единительного слоя – дермы, подкожной клет-

чатки, фолликулы волос, кожных желез, мышц,

нервов, кровеносных сосудов, волосяного покрова,

а также рогов и копыт. Все эти компоненты нахо-

дятся в сложных морфологических и функциональ-

ных связях и несут свои породные и видовые отли-

чия. На рис.1 приведена схема кожного покрова

млекопитающих. Эпидермис представляет много-

слойный плоский ороговевающий эпителий, в кото-

ром различают слои: базальный, образованный мо-

нослоем цилиндрических клеток, располагаю-

щихся на базальной мембране; шиповатый,

представленный кубовидными клетками с корот-

кими шиповидными выростами и зернистый, обра-

зующий от одного до трех рядов клеток. Эпидермис

посредством базальной мембраны связан с соеди-

нительно-тканной частью шкуры – дермой. Дерма

– соединительно-тканная часть шкуры, которая де-

лится на два слоя: сосочковый и сетчатый (рис. 1).

Между ними нет четкой границы из-за постепен-

ного перехода одного слоя в другой.

Сосочковый или подэпидермальный слой при-

мыкает непосредственно к базальной мембране и

своей наружной поверхностью точно повторяет

контуры эпидермиса. Он получил свое название

вследствие вдающихся в эпидермис многочислен-

ных соединительно-тканных сосочков. Размер и

форма сосочков могут быть у разных животных

различны, вплоть до полного их отсутствия. Сосоч-

ковый слой построен из рыхлой соединительной

ткани, где тонкие пучки коллагеновых волокон, а

так же эластические и ретикулиновые волокна

представляют наиболее выраженные элементы

ткани. Они заключены в аморфное межклеточное

вещество – матрикс. В месте перехода сосочкового

слоя в сетчатый располагается подсосочковое сосу-

дистое сплетение.

Сетчатый слой получил свое название из-за се-

тевидной вязи волокнистых элементов, главным об-

разом, коллагеновых волокон. Между пучками кол-

лагеновых волокон располагается сеть кровеносных

сосудов и редкие клеточные элементы. Пучки колла-

геновых волокон проходят параллельно поверхно-

сти кожи или под разными к ней углами. На участ-

ках, испытывающих механическое напряжение,

например, давление, видны толстые коллагеновые

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 37

волокна. Там же, где кожа подвергается растяже-

нию, т.е. в области суставов, живота, коллагеновые

волокна тонкие.

Рис. 1 – Строение кожного покрова животных (млекопитающих):

1 – эпидермис; 2 – базальный слой эпидермиса; 3 – роговой слой эпидермиса; 4 – дерма: 5 – сосочковый

слой дермы; 6 – сетчатый слой дермы; 7 – подкожная жировая клетчатка; 8 – сальная железа; 9 – по-

товая железа; 10 – кровеносный сосуд глубокодермального сплетения; 11 – кровеносный сосуд

среднедермального сплетения; 12 – кровеносные сосуды подэпидермального сплетения; 13 – фолукул

остевого (первичного) волоса; 14 – фолукул пухового (вторичного) волоса; 15 – мышца подниматель во-

лоса; 16 – нерв; 17 – тельце Фатер-Пачини; 18 – тельце Мейснера

В сетчатом слое коллагеновые пучки, перепле-

таясь между собой, образуют петли разной формы,

сплетения различной конфигурации, а также разветв-

ления, среди которых можно выделить преобладаю-

щий характер вязи. В зависимости от плотности рас-

положения пучков волокон коллагена вязь подразде-

ляют на плотную, среднюю и рыхлую. Плотная вязь

имеет очень тесное переплетение пучков волокон,

средняя – характеризуется наличием незначитель-

ных промежутков между пучками, между которыми

находятся более тонкие пучки или отдельные во-

локна. Рыхлая вязь образована преимущественно пе-

реплетением тонких пучков коллагеновых волокон,

таким образом, что между ними остаются многочис-

ленные промежутки.

Для подавляющего большинства животных

толщина пучков коллагеновых волокон, характер

их переплетения, характеризуемый углом наклона

и плотностью укладки, изменяются по месту распо-

ложения участка шкуры на теле животного.

Участки шкуры, соответствующие отдельным ча-

стям тела животного и отличающиеся толщиной,

плотностью, характером переплетения волокон и

т.д., называются топографическими участками. В

процессе кожевенного, мехового и скорняжного

производств, шкуры раскраивают по топографиче-

ским участкам, учитывая особенности различия в

строении дермы и т.д.

В состав дермы помимо коллагена входят неорга-

нические вещества – 0,26–0,65% и небольшое количе-

ство органических соединений – липидов, углеводов,

ферментов, аминокислот и других. Примерно две трети

массы дермы составляет вода, которая заполняет про-

межутки между волокнами и входит в состав дермы.

Различают влагу гидратации и влагу набухания. Из

общего влагосодержания на долю влаги гидрата-

ции, содержащейся в белках дермы, приходится

50% от массы безводного вещества. Эта влага не

удаляется механическим путем даже при давлении

400 МПа. Влага набухания удаляется механической

обработкой. От общего влагосодержания ее коли-

чество достигает 150 % в пересчете на 100 г сухого

вещества.

Основа дермы – коллаген – состоит из угле-

рода (50,5%), кислорода (26,6%), азота (18%), водо-

рода (5,8%), серы (0,1%). Коллаген имеет сложную

структуру, «простейшим» элементом которой явля-

ется полипептидная цепь. Полипептидные цепи

коллагена собираются из аминокислот в виде пред-

шественников альфа цепи протоколлагена. Про-

цессы посттрансляционной модификации молекул

– предшественников завершаются вне клетки в

межклеточном матриксе. Каждая молекула колла-

гена состоит из трех полипептидных альфа цепей,

скрученных между собой в виде каната. Масса та-

кой макромолекулы коллагена в среднем равна

3∙105 г/моль, что является характерной чертой по-

лимерных соединений (рис. 2 и 3).

38 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Одним из важнейших свойств макромоле-

кулы коллагена является возможность конформа-

ционного движения его звеньев. Известно, что в

молекуле любого химического вещества наблю-

дается строго определенное пространственное

расположение атомов, т.е. определенная конфи-

гурация. Вследствие теплового движения струк-

турных элементов в молекуле коллагена проявля-

ется внутреннее вращение, которое приводит к

изменению пространственного расположения

атомов и их внутренней энергии взаимодействия.

Если при этом не происходит разрыва химиче-

ских связей, то говорят об изменении конформа-

ции молекул. Конформация макромолекул свя-

зана с гибкостью, которая по сравнению со сво-

бодносочлененной цепью ограничена

поворотами валентных углов. В полипептидной

цепи валентные углы имеют определенную вели-

чину, которая при вращении звеньев может лишь

незначительно изменяться, поэтому при фикси-

рованной величине валентных углов положение

каждого последующего звена оказывается зави-

сящим от положения предыдущего. Известно,

что такое положение цепей относительно друг

друга вызвано взаимодействием химически не-

связанных между собой атомов, находящихся на

различных участках одной макромолекулы. В

этих случаях говорят о внутри- и межмолекуляр-

ном взаимодействии, которое проявляется только

в длинноцепочечных молекулах.

В настоящее время развито представление о

многоуровневой структуре коллагена (табл. 1).

В [3] приведены общие сведения о структуре

белков, дана классификация аминокислот, входя-

щих в их состав, подтверждено многоуровневое

строение.

Рис. 2 – Схема пептидных цепей, Рис. 3 – Структурная схема

образующих молекулу коллагена молекулы коллагена

Таблица 1 – Характеристика многоуровневой структуры коллагена

Уровень структуры Характеристика уровня структуры

Полипептиды Молекулярная масса около 105 г/моль

Молекулы Молекулярная масса 3∙105 г/моль, длина 300 нм, диаметр 1,5

нм, число пептидных цепей в молекуле 3

Микрофибриллы Суммарная молекулярная масса 1,5106 г/моль, диаметр 3–5

нм в зависимости от влажности, число молекул в сечении мик-

рофибриллы – 5

Фибриллы Число микрофибрилл 1000–2000, диаметр 50–200 нм

Первичные волокна Число фибрилл 900–1000, диаметр 5 мкм

Вторичные волокна (пучки) Число первичных волокон 30–300, диаметр 200 мкм

Дерма Переплетение вторичных волокон

Исследование тонкой структуры коллагена с

помощью электронной микроскопии и рентгено-

структурного анализа показало, что для нее ха-

рактерна упорядоченность в расположении пеп-

тидных цепей преимущественно вдоль оси во-

локна. Онтогенез коллагена рассматривается в

настоящее время как процесс накопления все боль-

шего количества внутри- и межмолекулярных свя-

зей и соответствующего увеличения прочности и

упорядоченности белковой системы. Помимо кова-

лентных связей стабилизирующую функцию струк-

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 39

туры коллагена обеспечивает присутствие водород-

ных, электростатических и гидрофобных связей

между соседними полипептидными цепями или

участками одной и той же цепи. Энергия некова-

лентных связей невелика, но при наличии большого

их числа, они могут играть значительную роль в

стабилизации различных уровней структуры колла-

гена. В табл.2 указаны типы нековалентных связей,

обобщенные Райхом .

Таблица 2 – Типы связей, присутствующих в белковой структуре коллагена

Название связи Примерная формула Роль в структуре коллагена

Водородная связь

между боковыми це-

пями и пептидными

группами

Участие в межмолекулярном

связывании

Ионная связь между

заряженными боко-

выми цепями

Влияние на набухание, рас-

творимость, образование фиб-

рилл коллагена

Гидрофобные связи

между боковыми це-

пями

Влияние на температуру сва-

ривания, образование фиб-

рилл

При изучении белковой структуры особая роль

отводится гидрофобным связям. Эти связи устой-

чивы в водной среде, при действии кислот, щелочей

и разрушаются в присутствии органических раство-

рителей. Установлено, что контакт между гидро-

фобными группами в структуре белков приводит к

уменьшению количества соприкасающейся с ними

и упорядоченной в зоне контакта воды, т.е. к увели-

чению энтропии системы. В определенных усло-

виях эти механизмы взаимодействия способствуют

упрочнению связи между смежными молекулами

или их участками. Наибольшей прочностью гидро-

фобные связи обладают при температуре 600С, т.е.

в условиях, когда водородные мостики разруша-

ются.

Доказанным считается в образовании попереч-

ных связей коллагена альдегидных групп его струк-

туры, расположенных в конечных участках поли-

пептидных цепей. Коллагеновая фибрилла является

гетерогенным образованием, т.е. в ее состав входят

компоненты небелкового происхождения – полиса-

хариды. Вступая во взаимодействие с коллагеном,

полисахариды образуют мукополисахариды – бел-

ковый комплекс. По наиболее распространенной

классификации мукополисахариды делятся на

нейтральные и кислые.

В настоящее время установлено, что нейтраль-

ные сахара (глюкоза, мальтоза, фруктоза) – неотде-

лимая часть коллагена. По данным, приведенным в

[коллаген содержит 0,5–1% прочно связанных гек-

соз, т.е. с одной стороны гликозидными, с другой –

эфирными связями. Существование эфирных свя-

зей в коллагене не подвергается сомнению. Коли-

чество этих связей в соединительной ткани увели-

чивается с возрастом.

Важную роль отводят гексозам и в процессе

фибриллообразования. По мнению Джексона пер-

вичные полимерные молекулы, по автору – микро-

фибриллы, соединяются в фибриллы с помощью

гликопротеинов, состоящих из белка, к которому

присоединены олигомеры из 2–17 гексоз. При этом

белковая цепь гликопротеина располагается парал-

лельно микрофибриллам, а углеводные олигомеры

образуют между ними поперечные связи, по-види-

мому, нековалентные. Особое место в стабилиза-

ции коллагена отводится телопептидам, неспираль-

ным пептидным отросткам на концах макромоле-

кулы и, по-видимому, в нескольких местах на ее

поверхности. От основных цепей коллагена тело-

пептиды отличаются аминокислотным составом:

нет оксопролина, изолейцина, относительно низкое

содержание глицина, глутаминовой и аспаргиновой

кислот.

При обработке коллагена протеолитическими

ферментами телопептиды отщепляются без разру-

шения 3-х спиральной структуры макромолекулы.

Вероятно, они принимают участие в стыковке мо-

лекул при образовании фибрилл и обусловливают

межмолекулярные связи в коллагене. Об этом гово-

рит тот факт, что после обработки ферментами не-

растворимый коллаген становится растворимым.

Вопрос о количестве компонентов остается до

настоящего момента спорным.

Кристаллическая структура коллагена не мо-

жет существовать без молекул воды, полное обез-

воживание коллагена приводит к его аморфизации.

Наличие регулярных водных структур, связанных

со структурой коллагена, установлено, исходя из

Rö – структурного анализа, ИКС и ЯМР. Вода в

структуре коллагена располагается в виде лент, вы-

тянутых вдоль его макромолекулы. Предполага-

ется, что вода присоединяется к группам –С=О ами-

нокислот, не входящих в систематическую сетку

водородных связей, и образует регулярную систему

мостиков, стабилизирующих спиральную конфор-

мацию цепей.

Нерастворимая поперечнополосатая фибрилла

– это форма, в которой коллаген выполняет свои

40 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

физиологические функции в качестве опорного и

защитного вещества. Она служит для образования

морфологических структурных единиц коллагена.

Список литератур

1.Ибрагимова Н.А. Исследование свойств кож

для изготовления галантерейных изделий. Евразий-

ское Научное Объединение» - № 1 (35) - Январь

2018. c. 27

2.Ибрагимова Н.А. Исследование параметров

белковой структуры коллагена дермы овчины.

Евразийское Научное Объединение» - № 1 (35) •

Январь 2018 c. 31.

3.Ибрагимова Н.А. Выбор номенклатуры пока-

зателей качества и методов исследования для ха-

рактеристики свойств галантерейной кожи.

Евразийское Научное Объединение» - № 1 (35) -

Январь 2018 c. 34.

4.Ибрагимова Н.А. Влияние технологии вы-

делки на свойства галантерейных кож из овчины:

Автореф. дис. на соискание ученой степени к.тех.

наук / Российская Экономическая Академия

им.Г.В. Плеханова. Москва, 2009.

5. Лычников Д.С. Коагуляционные процессы

при дублении при формировании свойств кожи:

Автореф. дис. д-ра хим. наук. – М., 1989 – 48 с.

6.Ибрагимова.Н.А. Применение термодефор-

мационного метода к исследованию структуры бел-

ковой ткани -проблемы идентификации, качества и

конкурентоспособности потребительских товаров

сборник статей IV международной конференции в

области товароведения и экспертизы товаров. Юго-

Западный Государственный Университет. - 2015. с.

92-98.

7. Ибрагимова Н.А. Влияние технологиче-

ских процессов производства на термодинамиче-

ские характеристики дермы овчины, - журнал "Ди-

зайн и Технологии". 2015. № 48 (90). с.12-20.

8. Ибрагимова Н.А. Умаленова Н.В. Влияние

ферментных препаратов на свойства галантерей-

ного шеврета, - журнал "Дизайн и Технологии".

2015. № 49 (91). с. 62-67. 9.Студеникин С.И., Лубков Н.В., Ибрагимова

Н.А., Ефимов А.Д. Наполнение и додубливание

хромовых кож полимерами нового поколе-

ния:Труды ИЭИ. - Вып.3 - М. - 2003. - c. 669-675.

10.Ибрагимова Н.А., Пехташева Е.Л., Совре-

менные технологии проведения жидкостных про-

цессов при выработке галантерейных кож из ов-

чины - журнал "Дизайн и Технологии". 2018.№ 63.

11. ТОВАРОВЕДЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ

ГРУПП НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ

Чалых Т.И., Пехташева Е.Л., Райкова Е.Ю.,

Умаленова Н.В., Фукина О.В., Ибрагимова Н.А.,

Золотова С.В., Сорокин Д.А., Горюнова О.Б.

Учебник для бакалавров / Под ред. Т. И. Ча-

лых, Н. В. Умалёновой. Москва, 2018.

12. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОВЕДЕНИЯ ЖИДКОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ВЫРАБОТКЕ ГАЛАНТЕРЕЙНЫХ КОЖ ИЗ

ОВЧИНЫ Пехташева Е.Л., Ибрагимова Н.А. Ди-

зайн и технологии. 2018. № 63 (105). С. 65-71.

13. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОЖ ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЛАНТЕРЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Ибрагимова Н.А. Евразийское Научное Объедине-

ние. 2018. Т. 1. № 1 (35). С. 27-31.

14. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

БЕЛКОВОЙ СТРУКТУРЫ КОЛЛАГЕНА ДЕРМЫ

ОВЧИНЫ Ибрагимова Н.А. Евразийское Научное

Объединение. 2018. Т. 1. № 1 (35). С. 31-34.

15. ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И МЕТОДОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СВОЙСТВ ГАЛАНТЕРЕЙНОЙ КОЖИ Ибраги-

мова Н.А. Евразийское Научное Объединение.

2018. Т. 1. № 1 (35). С. 34-37.

16. ТОВАРОВЕДЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ

ГРУПП НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ

Горюнова О.Б., Золотова С.В., Ибрагимова

Н.А., Пехташева Е.Л., Райкова Е.Ю., Сорокин Д.А.,

Умалёнова Н.В., Фукина О.В., Чалых Т.И. Учебник

для бакалавров / Москва, 2017.

17. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА НА

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ДЕРМЫ ОВЧИНЫ Ибрагимова Н.А. Дизайн и тех-

нологии. 2015. № 48 (90). С. 12-20.

18. ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ

ПРЕПАРАТОВ НА СВОЙСТВА

ГАЛАНТЕРЕЙНОГО ШЕВРЕТА Ибрагимова

Н.А., Умаленова Н.В. Дизайн и технологии. 2015.

№ 49 (91). С. 62-67.

19. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД

ОЦЕНКИ СПЕКТРОВ СВЯЗЕЙ В КОЖЕ Лычни-

ков Д.С., Ибрагимова Н.А., Макаров-Земянский

Я.Я., Белевцова Д.В., Фукина О.В., Студеникин

С.И., Чурсин В.И., Горбатов С.В., Баяндин В.В.

Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. № 6.

С. 69-73.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 41

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ ИСПЫТАНИЙ КОРОТКИХ ОБРАЗЦОВ

КАБЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Носов Александр Анатольевич

Канд. тех. наук, ст.н.сотр. ОАО «ВНИИКП», г.Москва.

Потанина Людмила Владимировна

Канд. тех. наук, ведущий.н.сотр. ОАО «ВНИИКП», г.Москва

Высоцкий Виталий Сергеевич

Доктор. тех. наук, дир. отд. ОАО «ВНИИКП», г.Москва

Фетисов Сергей Сергеевич

Канд. тех. наук, зам. Зав. отд. ОАО «ВНИИКП», г.Москва

Открытое акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструк-

торский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО “ВНИИКП”), 111024

г. Москва, Россия.

Аннотация

Испытания коротких образцов сверхпроводящих кабелей имеют свои особенности, связанные с вли-

янием установки датчиков для измерений параметров кабелей. Описаны испытания, необходимые для ис-

следования кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), требуемые для опреде-

ления их характеристик в составе полномасштабных ВТСП кабельных линий (КЛ). Рассмотрены основные

факторы, которые могут влиять на достоверность результатов испытаний коротких образцов ВТСП-

кабеля. Проанализированы особенности испытаний, связанные с введением датчиков в образцы и их вли-

янием на определяемые характеристики. Предложены меры по минимизации этого влияния.

Abstract

The tests of short samples of superconducting cables have their own peculiarities associated with the effect

of the installation of sensors for measuring cable parameters. The tests necessary for the investigation of cables

based on high-temperature superconductors (HTS), which required for determining their characteristics in full-

scale high-voltage superconducting cable lines (KL), are described. The main factors that can influence the relia-

bility of the test results obtained for the short samples of HTS cables are considered. The testing features are

analyzed related to the installation of sensors into the samples and their influence on the characteristics obtained.

Measures are proposed to minimize this influence.

Ключевые слова: сверхпроводимость, сверхпроводящие кабели, высокотемпературные сверхпро-

водники, распределение тока.

Keywords: superconductivity, superconducting cables, high-temperature superconductors, current distribu-

tion.

Введение

В силу значительного отличия параметров,

определяющих работу сверхпроводящих кабель-

ных линий на основе высокотемпературных сверх-

проводников (ВТСП КЛ), методики испытаний,

применимые для обычных кабельных линий, ока-

зываются непригодными для проверки работоспо-

собности ВТСП КЛ.

Современные сверхпроводящее (СП) матери-

алы, используемые в кабелях для ВТСП КЛ,

обычно представляют собой плоские ленты шири-

ной 2-4 мм с токами ~ 100-200 А. Для обеспечения

требуемых токовых характеристик кабеля (1-5 кА),

стабилизации и приемлемых геометрических раз-

меров, ВТСП ленты располагают в несколько слоев

(сверхпроводящих повивов). На рис. 1 представлен

пример двухповивного ВТСП-кабеля со сверхпро-

водящим экраном.

Рисунок 1. ВТСП-кабель для СП КЛ: 1,2,3 – формер (основа для укладки и шунтирующий элемент СП-

повивов); 4 - повивы ВТСП-лент; 5 - изоляция; 6 -сверхпроводящий экран; 7 - защитный медный экран; 8

- гибкий криостат

42 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ВТСП КЛ работают при высоком напряжении,

криогенных температурах и повышенном давлении

(2-20 атмосфер). В составе кабельной линии ВТСП-

кабель (жила которого находится под высоким

напряжением, а экран заземлен) находится в среде

хладагента, он заключен в многослойную герме-

тичную металлическую термо-изолирующую обо-

лочку, отделяющую его от внешней среды. Для

полноценного контроля состояния сверхпроводя-

щего кабеля в составе КЛ необходим набор датчи-

ков, располагающихся в криогенной высоковольт-

ной (ВВ) зоне. Однако наличие датчиков в ВВ зоне

нарушает целостность электрической изоляции и

снижает (искажает) прочие характеристики СП КЛ,

поэтому на современном уровне развития техноло-

гий проводить испытания непосредственно на

ВТСП КЛ затруднительно, дорого, а иногда и про-

сто невозможно. Для преодоления этих проблем

ряд испытаний проводят на коротких модельных

образцах (МО) и образцах-свидетелях ВТСП КЛ

(ОС). Токовые испытания МО и ОС, как правило,

проводят в среде кипящего азота при атмосферном

давлении, что, при отсутствии высокого напряже-

ния между элементами ВТСП-кабеля, позволяет

снабжать их необходимым набором датчиков и по-

лучать с них обширный объем информации. МО со-

здают и испытывают при разработке и апробации

новых конструкций и технологий кабелей, а также

для проверки расчетов и теоретических моделей.

Как правило, ОС и МО имеют длины от десятков

сантиметров до нескольких метров.

Стандартной тест-программой для коротких

образцов ВТСП кабелей можно считать измерения

критического тока кабеля, распределения токов по

повивам на постоянном и переменном токе. Для

криогенных ВТСП КЛ важным параметром явля-

ется уровень потерь на переменном токе. Этот па-

раметр, в зависимости от исходного ВТСП провод-

ника и рабочих условий, может варьироваться от

0.01 до 5 Вт/м. Различные методы исследования по-

терь рассмотрены в работах [1-6]. На уровень по-

терь значительно влияют такие характеристики как

критический ток и распределение тока по повивам

ВТСП кабеля.

Для определения параметров коротких образ-

цов ВТСП-кабелей применяют:

Потенциальные контакты;

Катушки Роговского;

Датчики Холла;

Различные термодатчики.

Потенциальные контакты используют для

определения критического тока и уровня потерь, а

катушки Роговского - для определения распределе-

ния тока по повивам. С помощью датчиков Холла

определяют картину магнитных полей внутри и вне

ВТСП-кабеля, что дополнительно характеризует

уровень потерь и распределение токов. Термодат-

чиками определяют температурное состояние ис-

следуемого образца.

Конечной целью создания и исследований ОС

и МО является получение информации не о корот-

ких образцах, а о протяженных КЛ, поэтому при

подготовке и проведении испытаний необходимо

учитывать всё то, что отличает их от СП-кабеля в

составе КЛ и минимизировать влияние этих отли-

чий. На достоверность получаемых на коротких об-

разцах характеристик влияют, прежде всего, внеш-

ние магнитные поля, наводки от внешних проводя-

щих контуров и магнитных элементов, различные

краевые эффекты и непосредственно встроенные в

образцы датчики.

В настоящей работе рассмотрены особенности

испытаний коротких образцов ВТСП-кабелей, в

частности, влияние введения датчиков в образец на

определяемые характеристики кабеля, и предло-

жены меры для минимизации этого влияния.

Расчет распределения тока в сверхпроводящих

повивах

Минимальный уровень потерь в СП-кабеле

обеспечивается при равномерной токовой загрузке

его СП-элементов, что достигается заданием рас-

пределения тока по СП-повивам, в соответствии с

количеством СП-элементов в каждом из них. Рас-

пределение тока в многоповивных СП-кабелях за-

висит от соотношения индуктивностей, взаимоин-

дукции его повивов, входных и межповивных со-

противлений. Задача распределения токов в

многоповивных протяженных СП-кабелях реша-

лась в работах [6-9].

Для двухповивного ВТСП-кабеля можно со-

ставить эквивалентную схему, учитывающую в об-

щем случае входные сопротивления токовводов R1

и R2 для каждого СП-повива, межповивное сопро-

тивление Rm между ними и наличие СП-экрана

(рис. 2). Влиянием емкости такой системы можно

пренебречь, поскольку это влияние более чем на

два порядка меньше влияния индуктивности.

Рисунок 2. Эквивалентная схема двухповивного кабеля, учитывающая соотношение индуктивностей Li,

взаимоиндукцию повивов кабеля M, входное сопротивление Ri и межповивное сопротивление Rm

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 43

Матрица коэффициентов системы независи-

мых линейных алгебраических уравнений (A * I =

B), составленная на основании правил Кирхгофа

для этой схемы для переменного тока частотой 50

Гц, имеет следующий вид:

0

0

0

0 

0

0

100     

1 2 m

m 1 2

m a b m е

total

e

0 0 0 -1 0 -1 1 0

0 0 0 0 -1 1 0 1

0 -1 1 0 1 0 0 0

1 0 1 -1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 1

-R R R 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 R R -R

0 0 R 100K i 100K i -R 0 I0

I

K i

BA (1)

6,4 6,3 3,4 3,2 2,1 1,5 2,5I I I I I I II - переменная (вектор токов).

Здесь: i – мнимая единица, а коэффициенты aK , bK и еK выражаются через геометрические пара-

метры СП-кабеля:

20

0

1ln

2aK

b

a

a ab a

μ r L L μ π r

π r P P

2 2 2

0

1bK

a b a

ab b b

L γ γ μ π r r r

P P γ P (2)

2 2 2

0

1eK

e e

a b a

ab e e

γ γL μ π r r r

P P γ P

где: L - длина кабеля; ra радиус внутреннего

повива; rb - радиус внешнего повива; Pa - шаг внут-

реннего повива; Pb - шаг внешнего повива; Pe - шаг

экрана; ab bP P λ γ ; b aλ P P ; – коэффи-

циент, определяемый соотношением направлений

скрутки внутреннего и внешнего повивов; e - коэф-

фициент, определяемый соотношением направле-

ний скрутки внутреннего повива и СП-экрана:

1 ;

1 .

              если направления совпадаютγ

   если направления противоположны

Как видим из (2), распределение токов в кабеле

зависит как от геометрических параметров кабеля,

таких как его длина, радиусы СП-повивов, шаги и

направления скрутки повивов и экрана, так и от фи-

зических параметров - входных и межповивных со-

противлений. Решением системы (1) в среде ком-

плексных переменных можно определить распре-

деление тока в кабеле и проанализировать влияние

различных параметров на это распределение. Влия-

ние входных и межповивных сопротивлений на

токи в повивах (как и влияние внешних наводок и

магнитных полей на получаемые характеристики)

частично рассмотрено в [10]. В этой работе мы

остановимся на влиянии изменения геометриче-

ских параметров коротких образцов, оснащенных

требуемым набором датчиков.

Как это следует из (1) и (2), в длинных кабелях

влияние типичных входных и межповивных сопро-

тивлений на распределение токов будет мини-

мально (Ri и Rm ~ 0 - 10-5 Ом), поскольку при боль-

ших длинах кабеля (L>>1) коэффициенты (2) ве-

лики и превалируют в системе уравнений (1) при

расчете распределения токов. Таким образом, в

длинных кабелях распределение токов определя-

ется геометрическими параметрами и, для коррект-

ного исследовании коротких образцов, необходимо

обеспечить (сохранить) именно такое распределе-

ние.

Методика введения датчиков в образцы ВТСП-

кабелей

На рис. 3 приведен пример расположения дат-

чиков в коротком образце двухповивного ВТСП-

кабеля. Датчики располагают как на самом ВТСП-

кабеле для определения характеристик его СП-

повивов, так и на токовых вводах для определения

характера захода тока в СП-повивы кабеля.

44 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Рисунок 3. Схема расположения датчиков в типичном МО ВТСП-кабеля: Рt – потенциальные кон-

такты; Rс – катушки Роговского; Hs – датчики Холла; Тс – термодатчики

Для минимизации влияния краевых эффектов

при определении характеристик СП-повивов, дат-

чики располагают на расстоянии >10 ri от токовых

вводов. Краевые эффекты, такие как искажения

магнитных полей и переход тока из токовводов в

СП-элементы, существенны лишь у самого края об-

разца на длине, равной нескольким диаметрам ка-

беля, и не влияют на показания датчиков, располо-

женных на значительно большем удалении. При

этом для получения наиболее полной информации

о кабеле выбирается максимально возможная длина

между потенциальными контактами повивов, а во

избежание потери данных датчики дублируются.

Общее количество датчиков, используемых при ис-

пытаниях ОС и МО ВТСП-кабелей, может превы-

сить два десятка.

В межповивном пространстве кабеля распола-

гают термопары, КР и потенциальные контакты.

Если термопара имеет точечную структуру и встра-

ивается в межленточные зазоры, то потенциальные

контакты и КР имеют кольцевую структуру, и их

установка в образец оказывает влияние на получае-

мые характеристики. Межповивное пространство

ВТСП-кабеля имеет толщину, сравнимую с толщи-

нами применяемых ВТСП лент – от 50 до 500 мкм.

Потенциальные контакты - кольца тонкой (~100

мкм) медной фольги, практически не влияют на

монтаж и характеристики кабеля, тогда как тол-

щина КР превышает 800 мкм. Для расположения

поверх КР следующего повива необходимо прово-

дить “заглаживание”, обеспечивающее плавные пе-

реходы чувствительных к перегибам ВТСП-лент,

что удваивает занимаемый КР объем. В зоне загла-

живания, как правило, располагают потенциальные

контакты внутренних повивов, что сокращает об-

щий объем, занимаемый датчиками. Схема распо-

ложения КР между повивами СП-кабеля приведена

на рис. 4а. На рис. 4б показан пример установки КР

и потенциальных контактов при изготовлении об-

разца СП-кабеля из лент Super Power второго поко-

ления (2G). Хорошо видно увеличение диаметра ка-

беля в зоне расположения датчиков.

а б

Рисунок 4. Введение катушки Роговского (КР) между повивами ВТСП-кабеля: а – схема расположения

КР; б – Вид КР на внутреннем повиве образца СП-кабеля

Межповивное пространство СП-кабеля – это

пространство между сверхпроводящими слоями

внутреннего и внешнего повивов (по середине СП-

слоев). Схема межповивного пространства пред-

ставлена на рис. 5. За радиус повива принимают

среднее расстояние от центра кабеля до середины

СП-слоя СП-лент повива, ra и rb на рис. 5.

Из-за полигональной геометрии СП-повивов

межповивное пространство включает в себя зазоры,

что в ряде случаев ведет к существенному увеличе-

нию расстояния между повивами, а встраивание в

межповивный зазор датчиков ещё более увеличи-

вает это расстояние.

Общая ширина зазора между СП-повивами

(рис. 5) складывается из:

1. расстояния от СП-слоя ленты внутреннего

повива до её внешнего края (1 и 4);

2. толщины обмотки внутреннего слоя (изо-

ляционная или металлическая лента) (2);

3. межповивных зазоров (технологических и

занимаемых датчиками) (3);

4. расстояния от внутреннего края лент внеш-

него повива до их СП-слоя

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 45

Рисунок 5. Схема межповивного пространства СП-кабеля

Влияние введения датчиков

Введение датчиков в зазор между СП-

повивами неизбежно изменяет радиус внешнего по-

вива в зоне их расположения и, как следствие, из-

меняет распределение токов по повивам. Типичная

КР имеет около 1000 витков провода Ø 50-90 мкм,

уложенного виток к витку на сердечнике толщиной

~ 0.5 мм и шириной ~ 40 мм. Поперечное сечение

такой КР ~ 75 мм2, тогда как сечение межповивного

зазора составляет ~ 111 мм2 на один погонный метр

кабеля из типичных ВТСП лент 2G толщиной 100

мкм (например, лент производства американской

фирмы Super Power или российской фирмы Su-

perOx). Для минимизации потерь в СП-кабеле на

переменном токе целесообразно использовать бо-

лее тонкие (до 50 мкм) и узкие ленты (~ 2мм) и

уменьшать толщину обмотки внутреннего СП-

слоя. Межповивное пространство при этом умень-

шится и может составить < 50 мм2 на метр длины

кабеля. При установке пары катушек Роговского

(2×75 мм2) в межповивный зазор такого кабеля, се-

чение датчиков сравнимо с сечением межповив-

ного зазора в кабеле длиной 3м без установленных

датчиков (3×50 мм2). Типичные образцы для иссле-

дований имеют длину 3-5 м, однако в ряде случаев,

при ограничении количества СП-материала, испы-

тания проводят на образцах с рабочей зоной ~ 1 м,

как это было для кабеля из ВТСП-лент 2G первого

Российского производителя - компании СуперОкс

(общая длина 1.44 м). Доля датчиков в сечении

межповивного зазора таких образцов очень суще-

ственна, так как влияет на распределение токов

между повивами в образце. Неравномерная за-

грузка повивов искажает картину магнитных полей

ВТСП-кабеля (по отношению к длинномерам) и по-

нижает общий критический ток, что снижает досто-

верность получаемых на таких образцах характери-

стик.

При расчете распределения токов в образцах с

установленными датчиками по системе уравнений

(1), наличие датчиков можно учесть, рассчитывая

коэффициенты (2) с измененным параметром rb (ра-

диусом внешнего повива). Поскольку для типич-

ных МО и ОС ВТСП КЛ толщина межповивного

пространства мала по сравнению с диаметрами по-

вивов: 1b a ar r r , при расчете по (1) для ко-

эффициентов (2) за rb принималась величина сред-

него по длине радиуса внешнего повива:

b a

сечение межповивное общееr r

длина образца (3)

где сечение межповивное общее

длина образца - средняя

толщина межповивного пространства b ar r , ко-

торое, как было показано выше, увеличивается при

установке датчиков.

На рис. 6 приведены, для примера, результаты

расчета распределения токов по повивам в образце

двухповивного ВТСП-кабеля из лент компании Su-

per Power [2;3] на формере Ø 25 мм при различной

доле датчиков в сечении межповивного простран-

ства

сечение датчиков суммарное

сечение межповивное общее. В образце

длиной 5 м длина рабочей зоны составляет ~4.5 м,

тогда сечение межповивного пространства равно

~ 500 мм2. При установке датчиков (по схеме на

рис. 2) общее сечение увеличится на ~ 150 мм2 и

доля датчиков в межповивном сечении достигает ~

23 %. Ток во внутреннем повиве будет больше, чем

во внешнем повиве, и ожидаемый дисбаланс токов

составит ~ 1.4 %, что не велико и сравнимо с точно-

стью эксперимента. Однако в более коротких об-

разцах, например длиной ~2.5 м с длиной рабочей

зоны ~2 м, доля датчиков составит уже 40 % и дис-

баланс токов в повивах увеличится до 3 %. Для об-

разца длиной 1.5 м доля датчиков достигнет 57 % и

дисбаланс токов превысит 5 %, что уже значи-

тельно.

46 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Рисунок 6. Соотношение токов в повивах при изменении доли датчиков в межповивном сечении для об-

разцов ВТСП-кабелей типа SP 2G [2;3]

Меры по минимизации влияния датчиков

Влияние датчиков на характеристики СП-

кабеля, получаемые при испытании его коротких

образцов, можно учесть:

путем ввода поправок при обработке дан-

ных испытаний;

коррекцией конструкции образца ещё на

этапе разработки СП-кабеля, когда расчет диамет-

ров и шагов повивов для его короткого образца про-

водится с учетом наличия датчиков.

При использовании первого метода рассчиты-

вают долю датчиков в общем межповивном сече-

нии, по формуле (3) определяют средний радиус

внешнего повива и по формулам (1) и (2) рассчиты-

вают ожидаемое распределение токов по повивам,

как это показано выше для рисунка 6. При испыта-

ниях образца кабеля с датчиками проверяют соот-

ветствие токов по повивам расчётному распределе-

нию и определяют в нем уровень потерь на пере-

менном токе. Потери в исходном кабеле (без

датчиков) с однородным распределением токов,

определяют пересчетом измеренных потерь об-

разца с датчиками с использованием известных за-

висимостей потерь от тока [2-5].

При использовании второго метода конструк-

цию образца СП-кабеля разрабатывают, уже учиты-

вая наличие и расстановку в нем датчиков. Сначала

определяют долю датчиков в общем межповивном

сечении и средний радиус внешнего повива (3). А

затем по формулам (1) и (2) рассчитывают шаг

внешнего повива образца кабеля, обеспечивающий

равномерное распределение токов в СП-лентах по-

вивов при этой величине радиуса внешнего повива.

На рис. 7 приведена расчетная зависимость шага

внешнего повива образца кабеля типа SP 2G [2] от

доли датчиков в сечении его межповивного про-

странства. По расчетам однородное распределение

токов в повивах проектируемого кабеля (без датчи-

ков) обеспечивался при шагах скрутки Pa = 222 мм

и Pb = 215 мм. Образец кабеля для исследования

имел длину 5 м, а доля датчиков в его межповивном

пространстве составляла 23 %. Согласно рис. 7, для

обеспечения однородного распределения тока по

повивам при такой доле датчиков, нужно умень-

шить шаг внешнего повива на 3 мм. Такое измене-

ние шага внешнего повива позволяет компенсиро-

вать влияние датчиков и получать корректный уро-

вень потерь без внесения поправок.

Рисунок 7. Расчетная зависимость шага внешнего повива от доли датчиков в межповивном простран-

стве короткого образца кабеля SP 2G для обеспечения равномерного распределения тока по повивам

При проведении верификации ВТСП-кабелей

применим только первый метод, поскольку геомет-

рические параметры их образцов-свидетелей (шаги

и радиусы СП-повивов в рабочей зоне) не могут от-

личаться от параметров проверяемого

ВТСП-кабеля.

Второй метод используется при создании мо-

дельных образцов проектируемых СП-кабелей, ко-

гда при разработке конструкции образца для испы-

таний есть возможность учесть наличие и расста-

новку в нем датчиков. Это позволяет проводить

удобное «прямое» и наиболее корректное опреде-

ление параметров кабеля без внесения поправок и

перерасчетов.

Примеры определения характеристик ВТСП-

кабелей на коротких образцах, изготовленных с

учетом наличия датчиков, приведены на рис. 8.

На рис. 8а представлено распределение пере-

менного тока в повивах короткого образца ВТСП-

кабеля из лент 2G компании СуперОкс. Образец ка-

беля имел два СП-повива и длину 1.44 м, а доля дат-

чиков в его межповивном пространстве превышала

50 %. Кабель без датчиков, сконструированный c

шагами повивов Pa = 250 мм и Pb = 224 мм, обеспе-

чил бы равномерное распределение по повивам, од-

нако его короткий образец с датчиками имел бы

значительный дисбаланс токов в повивах - более

5%. Для обеспечения однородного распределения

тока в образце, шаг внешнего повива был уменьшен

до Pb = 217 мм. Как видно из графика 8а, в зоне ра-

бочих токов (до ~ 1200А) в образце было достиг-

нуто равномерное распределение токов. Это дало

возможность провести прямое определение вели-

чины потерь в этом образце. На рис. 8б приведено

сравнение уровня потерь в двух ВТСП-кабелях, из-

готовленных из лент второго поколения (2G) про-

изводства СуперОкс и SuperPower. Из-за ограни-

ченного количества ленты СуперОкс, потери опре-

деляли на коротких образцах разной длины, но

сконструированных по представленной выше мето-

дике с учетом наличия в них датчиков [5]. Как по-

казано на рис. 8б, потери в кабеле из лент компании

СуперОкс, не превышают потери в кабеле из лент

компании SuperPower.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 47

а б

Рисунок 8. Испытания образца ВТСП кабеля из лент СуперОкс: а - Распределение переменного тока по

повивам; б- Величина потерь в перерасчёте на одну ВТСП ленту от нормализованного тока в образцах

ВТСП кабелей из лент SuperPower (SP1; SP2) и СуперОкс [5]

Таким образом, влияние датчиков напрямую

связано с их долей в сечении межповивного про-

странства кабеля (рис. 6). Долю датчиков в межпо-

вивном сечении можно уменьшить как за счет ис-

пользования более компактных датчиков, так и при

отказе от дублирования, что требует усовершен-

ствованных технологий их изготовления и повыше-

ния надежности, это на данный момент затрудни-

тельно.

Заключение

В настоящей работе показано, что при испыта-

ниях коротких образцов ВТСП-кабелей примене-

ние датчиков может существенно исказить распре-

деление токов в СП-повивах и привести к некор-

ректному определению потерь.

Предложены меры по минимизации влияния

датчиков на распределение токов по повивам и кор-

ректировке результатов определения потерь. Пока-

зано, что корректировка шага внешнего повива в

коротких образцах ВТСП-кабелей компенсирует

влияние датчиков, обеспечивает равномерное рас-

пределение тока по повивам и позволяет проводить

прямое определение потерь в исследуемом образце.

Работа выполнена при финансовой поддержке

РНФ в рамках научного проекта №16-19-10563.

Список литературы

1. Sytnikov V.E. // IEEE Trans. on Magn. V 27,

№ 2, part 3, 1991, P. 2491-2493.

doi 10.1109/20.133724

2. Fetisov S.S., Zubko V.V., Nosov A.A., Polya-

kova N.V., Vysotsky V.S. // Physics Procedia. Vol.36.

2012. P. 1319. doi 10.1016/j.phpro.2012.06.298

3. Vysotsky V.S., Nosov A.A., Fetisov S.S., Shutov

K.A. // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 2011. Vol.21.

N3. P. 1001-1004. doi 10.1109/TASC.2010.2084063

4. Зубко В.В., Высоцкий В.С., Фетисов С.С.,

Носов А.А., Занегин С.Ю. // Электричество. 2014. Т.

4. С. 24-32.

5. Высоцкий В.С., Занегин С.Ю., Зубко В.В.,

Носов А.А., Свалов Г.Г., Фетисов С.С., Ли С.Р, Са-

мойленков С.В. // Кабели и провода. 2013. №6. С.

26-29. http://kp-info.ru/images/File/2013%206%2026-

29.pdf

6. Сытников В.Е., Высоцкий В.С. // Известия

Российской академии наук. Энергетика. 2008. № 1.

С. 89-107.

7. Sytnikov V.E., Dolgosheev P.I., Svalov G.G.,

Polyakova N.V., Belijb D.I. // Phycica C Supercond.

V. 310. 1998, P. 387-391. doi 10.1016/S0921-

4534(98)00497-3

8. Botturaa L., Breschib M., Fabbrib M. // Jour-

nal of Applied Physics. 2002. 92(12). P. 7571-7580. doi

10.1063/1.1521794

9. Sytnikov V.E., Poliakova N.V., Vysotsky V.S. //

Physica С. 2004. V. 401. P. 47-56. doi

10.1016/j.physc.2003.09.010

10. Носов А.А. Исследования и разработка ме-

тодов испытаний сверхпроводящих кабелей на ос-

нове высокотемпературных сверхпроводников и

диборида магния: дис. … кан. тех. наук. М.

ОАО «ВНИИКП». 2017. 145 с.

48 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 538.9

ВВЕДЕНИЕ В УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И

МЕХАНИКИ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ТЕЛ

Кравчук Александр Степанович,

доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры био- и наномеханики, Белорус-

ский государственный университет (пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь)

Тарасюк Иван Александрович

аспирант кафедры био- и наномеханики, Белорусский государственный университет

(пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь)

Лопатин Сергей Николаевич,

магистрант кафедры био- и наномеханики, Белорусский государственный университет

(пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь)

Материал статьи может быть использован в качестве обзорной лекции для студентов физико-матема-

тических специальностей или для профильных специальностей магистратуры. Изложены основные поня-

тия и исторические события в развитии знаний о композиционных материалах, от их появления до широ-

кого применения в современной жизни. Содержание статьи позволит начинающим научным работникам

расширить свой профессиональный кругозор. Методически последовательно излагаются основные сведе-

ния по теории гомогенизации композиционных материалов и вычисления эффективных характеристик. В

конце статьи на примере одноосного растяжения стержня в виде параллелепипеда излагается схема полу-

чения вилки Фрйгта-Рейсса модуля Юнга композиционного материала стержня и ее сужения до вилки

Кравчука-Тарасюка, а также вычисления эффективного значения Кравчука-Тарасюка композиционного

материала стержня.

Ключевые слова: композиционные материалы, полимерные материалы, виды наполнителей, обзор

методов гомогенизации, вилка Фойгта-Рейсса, вилка Кравчука-Тарасюка

INTRODUCTION TO THE EQUATIONS OF MATHEMATICAL PHYSICS AND MECHANICS

OF MICROSTRUCTURED BODIES

Kravchuk Alexander Stepanovich,

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Biome-

chanics and Nanomechanics, Belarusian State University

Tarasyuk Ivan Aleksandrovich,

post-graduate student of the Department of Biomechanics and Nanomechanics, Belarusian State University

Lopatin Sergey Nikolaevich,

undergraduate of the department of bio and nanomechanics, Belarusian State University

The material of the article can be used as a review lecture for students of physical and mathematical specialties

or for profile specialties of the magistracy. The basic concepts and historical events in the development of

knowledge about composite materials, from their appearance to wide application in modern life, are outlined. The

content of the article will allow beginning scientific workers to expand their professional horizons. Methodically

sequentially sets basic information for composite materials homogenization theory and computation of effective

characteristics. At the end of the article, using the example of a uniaxial tension of a parallelepiped rod, the method

for obtaining the Frigt-Reuss range of the Young's modulus of the composite material of the rod and its reducing

to the Kravchuk-Tarasyuk range is described and the Kravchuk-Tarasyuk effective value of the composite rod

material is calculated.

Key words: composite materials, polymeric materials, types of fillers, review of homogenization methods,

Voigt-Reiss range, Kravchuk-Tarasyuk range

1. Введение. Композитный материал (КМ),

композит – многокомпонентный материал, состоя-

щий, как правило, из пластичной основы (матрицы)

с добавленными наполнителями [1].

В случае волокнистых наполнителей или тка-

ней высокой прочности говорят, что композицион-

ный материал армирован волокном или тканью.

Сочетание разнородных компонент приводит к

созданию нового материала, свойства которого ко-

личественно и качественно отличаются от свойств

каждого из его составляющих.

Варьируя составы матрицы и наполнителя, их

соотношение, ориентацию наполнителя (если он

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 49

тканый), получают широкий спектр материалов с

требуемым набором свойств.

Многие композиты превосходят традицион-

ные материалы и сплавы по своим механическим

свойствам и в то же время являются более легкими.

Использование композитов обычно позволяет

уменьшить массу конструкции при сохранении или

улучшении ее физико-механических характери-

стик.

2. Структура композитных материалов. По

структуре композиты делятся на несколько основ-

ных классов [1]:

волокнистые,

слоистые,

дисперсно-упрочненные,

упрочненные частицами,

нанокомпозиты.

3. Волокнистые композиты армированы во-

локнами или нитевидными кристаллами. Кирпичи

с соломой и папье-маше (волокна целлюлозы в клее

ПВА) можно отнести как раз к этому классу компо-

зитов. Уже небольшое содержание наполнителя в

композитах такого типа приводит к появлению ка-

чественно новых механических свойств материала.

Широко варьировать свойства материала позволяет

также изменение ориентации, размера и концентра-

ции волокон. Кроме того, армирование волокнами

придает материалу анизотропию свойств (различие

характеристик в разных направлениях), а за счет до-

бавки волокон проводников материалу можно при-

дать электропроводность вдоль заданной оси [1].

В слоистых композиционных материалах мат-

рица и наполнитель расположены слоями, как,

например, в особо прочном стекле, армированном

несколькими слоями полимерных пленок. К слои-

стым композитам относится также фанера [1].

Микроструктура остальных классов компози-

ционных материалов характеризуется тем, что мат-

рицу наполняют частицами армирующего веще-

ства, а различаются они размерами частиц [1]:

в композитах, упрочненных частицами, их

размер больше 1 мкм, а содержание составляет 20–

25% (по объему);

дисперсно-упрочненные композиты вклю-

чают в себя от 1% до 15% (по объему) частиц раз-

мером от 0,01 до 0,1 мкм;

размеры частиц, входящих в состав нано-

композитов, еще меньше и составляют 10–100 нм.

Существуют также гибридные материалы, они

отличаются от нанокомпозитов тем, что компо-

ненты таких материалов химически взаимодей-

ствуют друг с другом, образуя соединения, а в нано-

композите, кроме сил адгезии между компонен-

тами, никаких других взаимодействий не

предусмотрено [1].

4. Строение и свойства полимеров

Одним из самых распространенных видов по-

крытий, которые встречаются в элементах кон-

струкций деталей машин, являются покрытия из

композиционных материалов на основе полимеров

[2].

Полимеры состоят из длинных линейных раз-

ветвленных или сшитых молекул, называемых цеп-

ными макромолекулами. Макромолекулы вклю-

чают большое число мономеров, многократно по-

вторяющихся одинаковых звеньев, групп или

структурных единиц. Число звеньев цепи называ-

ется степенью полимеризации, а молекулярная

масса полимера определяется произведением сте-

пени полимеризации и молекулярной массой звена.

Полимерная молекула может быть построена из

одинаковых по химическому строению полимеров.

Такие полимеры называют гомополимерами. Если

макромолекулы содержат несколько типов моно-

мерных звеньев, такие высокомолекулярные веще-

ства называют сополимерами, или смешанными по-

лимерами. Механические свойства полимеров

определяются особенностями их строения. С ро-

стом степени полимеризации механическая проч-

ность и вязкость полимеров увеличивается [2].

Линейными называются полимеры, макромо-

лекулы которых представляют длинные цепи. Раз-

ветвленный полимер представляет собой длинную

цепь (называемую главной, основной цепью ва-

лентностей) с боковыми ответвлениями (боковыми

цепочками), число которых и длина могут широко

варьироваться. Разветвленные и линейные поли-

меры составляют подкласс, называемый термопла-

стами. Термопласты способны обратимо перехо-

дить из вязкотекучего состояния в твердое и наобо-

рот [2].

Сетчатые полимеры построены из длинных це-

пей, соединенных в трехмерную сетку попереч-

ными химическими связями. К сетчатым полиме-

рам относятся реактопласты. Реактопласты, в отли-

чие от термопластов, при полимеризации

переходят в неплавкое и нерастворимое состояние

[2].

Полимерные цепи способны изменять свое

пространственное распределение атомов и атом-

ных групп в макромолекуле без химических реак-

ций в результате внутримолекулярного (микробро-

унова) теплового движения звеньев или же под вли-

янием внешних механических сил. Этим явлением

определяются вязкоупругие свойства полимеров

[2].

Реальные, выпускаемые промышленностью

полимеры, полидисперсны, т.е. представляют со-

бой смесь полимергомологов (макромолекул, со-

ставленных из полимерных веществ одного хими-

ческого строения, но отличающихся молекулярной

массой) с определенным молекулярно-массовым

распределением. Полидисперсность полимеров

приводит к тому, что в реальных материалах суще-

ствует широкий спектр времен релаксации, вклю-

чающий по мере перехода от низших полимергомо-

логов к высшим как очень быстрые неравновесные

процессы, исчисляемые долями секунды, так и

очень замедленные [2].

Исследование структуры полимеров показало,

что не только в кристаллическом, но и в аморфном

50 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

состоянии почти всегда образуются отчетливо вы-

раженные упорядоченные надмолекулярные струк-

туры. При деформировании полимера возникают

процессы, связанные с взаимным перемещением

крупных структурных элементов, превращением в

другие виды надмолекулярных образований и их

разрушением. В одном и том же объеме полимера

одновременно могут сформироваться структуры

многих типов [2].

Следует иметь в виду, что относительная роль

молекулярных и надмолекулярных структур в фор-

мировании определенных физико-механических

свойств полимера меняется в зависимости от тем-

пературных условий окружающей среды и жестко-

сти молекул. Понижение температуры или гибко-

сти макромолекулы усиливает роль надмолекуляр-

ных формирований [2].

5. Общие представления о полимерных ком-

позиционных материалах

История создания полимерных композицион-

ных материалов восходит к началу развития циви-

лизации. Первые армированные материалы исполь-

зовались уже древними вавилонянами. Это были

строительные материалы, армированные различ-

ными волокнами: глина с соломой, гипс с нитями

бумажной массы, битум с тростником и т.д. [2].

Среди современных конструкционных матери-

алов одно из первых мест занимают композиции на

основе полимеров. К ним относят материалы, пред-

назначенные для изготовления деталей и конструк-

ций, непременным компонентом которых является

какой-либо полимер, в период формирования изде-

лий, находящихся в пластичном или вязкотекучем

состоянии, а при эксплуатации – в стеклообразном

или кристаллическом [2].

Обычно полимерные тела являются выражен-

ными гетерогенными (неоднородными или компо-

зиционными) системами. В чистом виде полимеры

не используются. Для придания им определенного

комплекса физико-механических свойств и устой-

чивости к внешним воздействиям вводят стабили-

зирующие вещества (антиоксиданты, антистари-

тели и т.п.), различные легирующие добавки,

наполнители. Наполнители имеют различную

форму: мелкодисперсных порошков, зерен, полых

стеклянных шариков, иголок, обрезков волокон,

ориентированных длинных волокон, нитей и т.д.

Сочетание полимерного материала с наполнителем

образует материал, свойства которого можно регу-

лировать в широких пределах за счет надлежащего

выбора свойств компонентов, их объемного содер-

жания и комбинирования структуры композита [2].

Компоненты, растворенные в полимере, пред-

назначены для модификации его свойств. В компо-

зиционных материалах полимер и модифицирую-

щие его компоненты составляют непрерывную

фазу и играют роль связующего (матрицы) по отно-

шению к распределенному в ней и не совмещающе-

муся с ним компоненту – наполнителю, составляю-

щему самостоятельную фазу. Для равномерной пе-

редачи любого внешнего воздействия через

матрицу и распределения его на все частицы напол-

нителя необходимо обеспечить прочное сцепление

на границе раздела связующее-наполнитель, дости-

гаемое за счет адсорбции или химического взаимо-

действия. Существование такого сцепления между

несовмещающимися компонентами в гетерогенных

полимерных материалах отличает их от механиче-

ских смесей и подчеркивается названием «компози-

ционные материалы». С расширением применения

пластических масс как конструкционных материа-

лов к ним предъявляются все более высокие техни-

ческие требования [2].

6. Определение полимерных композицион-

ных материалов (ПКМ)

Композиты, в которых матрицей служит поли-

мерный материал, являются одним из самых много-

численных и разнообразных видов материалов. Их

применение в различных областях дает значитель-

ный экономический эффект [1]. Например, исполь-

зование ПКМ при производстве космической и

авиационной техники позволяет сэкономить от 5%

до 30% веса летательного аппарата. А снижение

веса, например, искусственного спутника на около-

земной орбите на 1 кг приводит к экономии 1000$.

В качестве наполнителей ПКМ используется мно-

жество различных веществ [1].

7. Свойства композиций и влияние армиро-

вания Изменение комплекса свойств с помощью ком-

бинации материалов, особенно армирование поли-

меров волокном, существенно расширило эксплуа-

тационные возможности этих материалов. Толчком

к применению волокна был вывод о том, что даль-

нейшее существенное увеличение прочности пла-

стических масс за счет их молекулярного строения

невозможно, а также тем, что ползучесть полиме-

ров проявляется уже при комнатных температурах

[2].

В настоящее время почти все усиленные во-

локном материалы могут удовлетворять прочност-

ным требованиям в широком диапазоне нагрузок.

Эти материалы эффективно используются в совре-

менной технике – в авиации, судостроении, косми-

ческой и ракетной технике, и представляют собой

кусочно-однородные среды. Однако усиливающее

действие достигается только тогда, когда относи-

тельное удлинение волокнистого наполнителя не

превосходит удлинения полимерного материала, а

прочность существенно выше. В противоположном

случае могут образовываться трещины, которые со-

здают благоприятные условия в связи с проникно-

вением влаги или газов в глубинные слои матери-

ала. Следует отметить, что при ориентированном

армировании композиционному материалу прида-

ются ортотропные свойства и удается довести ме-

ханические свойства пластмасс до уровня свойств

сплавов легких металлов. Вместе с тем они обла-

дают рядом преимуществ: низкая плотность и лег-

кость обработки позволяет создавать облегченные

конструкции [2].

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 51

Наиболее часто в качестве усиливающего ма-

териала используется стекловолокно. При этом

кратковременная прочность усиленных полимер-

ных материалов достигает уровня некоторых видов

стали. Использование стекловолокна в качестве

усиливающего материала позволяет избежать су-

щественного снижения прочности при температу-

рах до 523 °K. В ряде работ отмечена эффектив-

ность использования армированных сред при со-

здании антифрикционных покрытий, отмечена

связь направления армирования и интенсивности

изнашивания композиционного покрытия [2].

Ткани, применяемые для армирования, разде-

ляют на две основные группы: плоские и объемные.

В плоских тканях волокна или нити основы и утка

переплетаются в пределах одного слоя. В объемных

тканях нити основы переплетаются с нитями утка в

пределах нескольких слоев [2].

Таким образом, армирование полимеров явля-

ется одним из эффективных способов улучшения

их механических характеристик [2].

8. Влияние мелкодисперсных наполнителей Наполнителями называют твердые нелетучие

нерастворимые в основном материале вещества, ко-

торые имеют задачу улучшить эксплуатационные

свойства полимеров и каучуков и снизить расход

основного вещества. Как правило, этой цели удо-

влетворяют дешевые мелкодисперсные вещества,

которые не обладают, подобно волокну, усиливаю-

щим действием. Наполнители используются в ком-

позициях для покрытий, в связующих для слоистых

пластиков, в литьевых смолах и конструкционных

материалах. Например, графит и дисульфид молиб-

дена придают полиамиду улучшенные антифрик-

ционные свойства и, как следствие, высокую изно-

состойкость. Добавка металлических порошков на

основе бронзы, меди, нержавеющей стали повы-

шает теплопроводность полимерных материалов.

При добавлении наполнителей существенно снижа-

ется коэффициент термического расширения, кото-

рый у полимеров значительно выше, чем у метал-

лических конструкций. С другой стороны, при до-

бавке наполнителя можно уменьшить усадку

полимерных материалов, возникающую при пере-

работке их в изделия [2].

Введение кварцевой пыли и карбида кремния в

литьевые смолы, из которых изготавливают детали

насосов, делает возможным перекачивание сред,

содержащих твердые вещества, так как при этом

увеличивается жесткость, износостойкость и кор-

розионная стойкость материала [2].

Необходимо прежде всего отметить, что изно-

состойкие материалы должны обладать незначи-

тельной склонностью к образованию трещин в по-

верхностных слоях, непосредственно участвующих

в передаче усилий между телами. Таким требова-

ниям удовлетворяют, например, композиции ме-

таллов с неорганическими материалами, а также

пластмассы или композиции пластмасс с метал-

лами. Так, спрелафлон представляет собой комби-

нированный материал, в котором частички свинца

тонко расположены в матрице из политет-

рафторэтилена. Подобные композиции особенно

сильно снижают сопротивление трению и без обра-

зования микротрещин воспринимают касательные

напряжения [2].

Аналогичное действие оказывает маслянит,

который приближается к металлу по своим механи-

ческим свойствам. Это комбинация металлов с по-

лимерами, являющаяся самосмазывающимся мате-

риалом, чье сопротивление изнашиванию значи-

тельно выше, чем у бронзы или баббитов.

В то же время следует учитывать, что при ис-

пользовании наполнителей можно улучшить одни

характеристики, но и ухудшить другие. Например,

с возрастанием доли наполнителя уменьшается

пластичность и механическая прочность материала

[2].

Необходимо отметить, что композит можно

считать квазиизотропным (изотропным в смысле

среднего значения или в среднем изотропным) при

армировании дискретными частицами, если харак-

терный размер этих частиц намного меньше разме-

ров исследуемого образца [2].

9. Примеры полимерных композиционных

материалов

Стеклопластики [1] – полимерные композици-

онные материалы, армированные стеклянными во-

локнами, которые формуют из расплавленного не-

органического стекла. В качестве матрицы чаще

всего применяют как термореактивные синтетиче-

ские смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные

и т.д.), так и термопластичные полимеры (поли-

амиды, полиэтилен, полистирол и т.д.). Эти матери-

алы обладают достаточно высокой прочностью,

низкой теплопроводностью, высокими электроизо-

ляционными свойствами, кроме того, они про-

зрачны для радиоволн. Использование стеклопла-

стиков началось в конце Второй мировой войны

для изготовления антенных обтекателей – куполо-

образных конструкций, в которых размещается ан-

тенна локатора. В первых армированных стекло-

пластиках количество волокон было небольшим,

волокно вводилось, главным образом, чтобы

нейтрализовать грубые дефекты хрупкой матрицы

[1]. Однако со временем назначение матрицы изме-

нилось – она стала служить только для склеивания

прочных волокон между собой, содержание воло-

кон во многих стеклопластиках достигает 80% по

массе. Слоистый материал, в котором в качестве

наполнителя применяется ткань, плетенная из стек-

лянных волокон, называется стеклотекстолитом.

Стеклопластики – достаточно дешевые материалы,

их широко используют в строительстве, судострое-

нии, радиоэлектронике, производстве бытовых

предметов, спортивного инвентаря, оконных рам

для современных стеклопакетов и т.п.

Углепластики [1] – наполнителем в этих поли-

мерных композитах служат углеродные волокна.

Углеродные волокна получают из синтетических и

природных волокон на основе целлюлозы, сополи-

меров акрилонитрила, нефтяных и каменноуголь-

ных пеков и т.д. Термическая обработка волокна

52 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

проводится, как правило, в три этапа (окисление –

220°С, карбонизация – 1000–1500°С и графитиза-

ция – 1800–3000°С) и приводит к образованию во-

локон, характеризующихся высоким содержанием

(до 99,5% по массе) углерода [1]. В зависимости от

режима обработки и исходного сырья полученное

углеволокно имеет различную структуру. Для изго-

товления углепластиков используются те же мат-

рицы, что и для стеклопластиков – чаще всего – тер-

мореактивные и термопластичные полимеры. Ос-

новными преимуществами углепластиков по

сравнению со стеклопластиками является их низкая

плотность и более высокий модуль упругости, уг-

лепластики – очень легкие и в то же время прочные

материалы [1]. Углеродные волокна и углепластики

имеют практически нулевой коэффициент линей-

ного расширения. Все углепластики хорошо прово-

дят электричество, черного цвета, что несколько

ограничивает области их применения. Углепла-

стики используются в авиации, ракетостроении, ма-

шиностроении, производстве космической тех-

ники, медтехники, протезов, при изготовлении лег-

ких велосипедов и другого спортивного инвентаря.

На основе углеродных волокон и углеродной мат-

рицы создают композитные углеграфитовые мате-

риалы – наиболее термостойкие композитные мате-

риалы (углеуглепластики), способные долго выдер-

живать в инертных или восстановительных средах

температуры до 3000°С. Из углеуглепластиков де-

лают высокотемпературные узлы ракетной техники

и скоростных самолетов, тормозные колодки и

диски для скоростных самолетов и многоразовых

космических кораблей, электротермическое обору-

дование [1].

Боропластики [1] – композитные материалы,

содержащие в качестве наполнителя борные во-

локна, внедренные в термореактивную полимер-

ную матрицу, при этом волокна могут быть как в

виде мононитей, так и в виде жгутов, оплетенных

вспомогательной стеклянной нитью или лент, в ко-

торых борные нити переплетены с другими нитями.

Благодаря большой твердости нитей, получаю-

щийся материал обладает высокими механиче-

скими свойствами (борные волокна имеют

наибольшую прочность по сравнению с волокнами

из других материалов) и большой стойкостью к

агрессивным условиям, но высокая хрупкость мате-

риала затрудняет их обработку и накладывает огра-

ничения на форму изделий из боропластиков.

Кроме того, стоимость борных волокон очень вы-

сока (порядка $400 за 1 кг) в связи с особенностями

технологии их получения (бор осаждают из хло-

рида на вольфрамовую подложку, стоимость кото-

рой может достигать до 30% стоимости волокна).

Термические свойства боропластиков определя-

ются термостойкостью матрицы, поэтому рабочие

температуры, как правило, невелики. Применение

боропластиков ограничивается высокой стоимо-

стью производства борных волокон, поэтому они

используются главным образом в авиационной и

космической технике в деталях, подвергающихся

длительным нагрузкам в условиях агрессивной

среды [1].

Органопластики [1] – композиты, в которых

наполнителями служат органические синтетиче-

ские, реже - природные и искусственные волокна в

виде жгутов, нитей, тканей, бумаги и т.д. В термо-

реактивных органопластиках матрицей служат, как

правило, эпоксидные, полиэфирные и фенольные

смолы, а также полиимиды. Материал содержит

40–70% наполнителя. Содержание наполнителя в

органопластиках на основе термопластичных поли-

меров – полиэтилена, ПВХ, полиуретана и т.п. – ва-

рьируется в значительно больших пределах - от 2%

до 70% [1]. Органопластики обладают низкой плот-

ностью, относительно высокой прочностью при

растяжении; высоким сопротивлением удару и ди-

намическим нагрузкам, но, в то же время, низкой

прочностью при сжатии и изгибе. Кроме того, они

легче стекло- и углепластиков. Важную роль в

улучшении механических характеристик органо-

пластика играет степень ориентация макромолекул

наполнителя. Макромолекулы жесткоцепных поли-

меров, таких, как кевлар, в основном ориентиро-

ваны в направлении оси полотна и поэтому обла-

дают высокой прочностью при растяжении вдоль

волокон. Из материалов, армированных кевларом,

изготавливают пулезащитные бронежилеты. Орга-

нопластики находят широкое применение в авто-,

судо- и машиностроении, авиа- и космической тех-

нике, радиоэлектронике, химическом машиностро-

ении, производстве спортивного инвентаря и т.д.

[1].

Полимеры, наполненные порошками: известно

более 10 000 марок наполненных полимеров [1].

Наполнители используются как для снижения сто-

имости материала, так и для придания ему специ-

альных свойств. Впервые наполненный полимер

начал производить доктор Бейкеленд (Leo

H.Baekeland, США), открывший в начале XX в. спо-

соб синтеза фенолформальдегидной (бакелитовой)

смолы (не путайте с эпоксидной смолой) [1]. Он об-

наружил, что добавка волокон и даже древесной

муки к смоле до ее затвердевания, увеличивает ее

прочность. После этого наполненные термореак-

тивные полимеры стали широко использоваться.

Сейчас применяются разнообразные наполнители

как термореактивных, так и термопластичных по-

лимеров [1]. Карбонат кальция и каолин (белая

глина) дешевы, запасы их практически не ограни-

чены, белый цвет дает возможность окрашивать ма-

териал. Применяют для изготовления жестких и

эластичных поливинилхлоридных материалов для

производства труб, электроизоляции, облицовоч-

ных плиток и т.д., полиэфирных стеклопластиков,

наполнения полиэтилена и полипропилена. Добав-

ление талька в полипропилен существенно увели-

чивает модуль упругости и теплостойкость данного

полимера. Сажа больше всего используется в каче-

стве наполнителя резин, но вводится и в полиэти-

лен, полипропилен, полистирол и т.п. По-прежнему

широко применяют органические наполнители –

древесную муку, молотую скорлупу орехов, расти-

тельные и синтетические волокна. Для создания би-

оразлагающихся композитов в качество наполни-

теля используют крахмал.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 53

Текстолиты [1] – слоистые пластики, армиро-

ванные тканями из различных волокон. Технология

получения текстолитов была разработана в 1920-х

на основе фенолформальдегидной смолы. Полотна

ткани пропитывали смолой, затем прессовали при

повышенной температуре, получая текстолитовые

пластины [1]. Роль одного из первых применений

текстолитов - покрытия для кухонных сто-

лов - трудно переоценить. Основные принципы по-

лучения текстолитов сохранились, но сейчас из них

формуют не только пластины, но и фигурные изде-

лия. И, конечно, расширился круг исходных мате-

риалов. Связующими в текстолитах является все-

возможные термореактивные и термопластичные

полимеры, иногда даже применяются и неоргани-

ческие связующие – на основе силикатов и фосфа-

тов. В качестве наполнителя используются ткани из

самых разнообразных волокон – хлопковых, синте-

тических, стеклянных, углеродных, асбестовых, ба-

зальтовых и т.д. Соответственно, разнообразны

свойства и применение текстолитов [1].

10. Композитные материалы с металличе-

ской матрицей

При создании композитов на основе металлов

в качестве матрицы применяют алюминий, магний,

никель, медь и т.д. Наполнителем служат или высо-

копрочные волокна, или тугоплавкие, не растворя-

ющиеся в основном металле частицы различной

дисперсности [1].

Свойства дисперсно-упрочненных металличе-

ских композитов изотропны – одинаковы во всех

направлениях. Добавление 5-10% армирующих

наполнителей (тугоплавких оксидов, нитридов, бо-

ридов, карбидов) приводит к повышению сопро-

тивляемости матрицы нагрузкам. Эффект увеличе-

ния прочности сравнительно невелик, однако ценно

увеличение жаропрочности композита по сравне-

нию с исходной матрицей. Так, введение в жаро-

прочный хромоникелевый сплав тонкодисперсных

порошков оксида тория или оксида циркония поз-

воляет увеличить температуру, при которой изде-

лия из этого сплава способны к длительной работе,

с 1000°С до 1200°С. Дисперсно-упрочненные ме-

таллические композиты получают, вводя порошок

наполнителя в расплавленный металл, или мето-

дами порошковой металлургии [1].

Армирование металлов волокнами, нитевид-

ными кристаллами, проволокой значительно повы-

шает как прочность, так и жаростойкость металла

[1]. Например, сплавы алюминия, армированные

волокнами бора, можно эксплуатировать при тем-

пературах до 450–500°С, вместо 250–300°С. При-

меняют оксидные, боридные, карбидные, нитрид-

ные металлические наполнители, углеродные во-

локна. Керамические и оксидные волокна из-за

своей хрупкости не допускают пластическую де-

формацию материала, что создает значительные

технологические трудности при изготовлении изде-

лий, тогда как использование более пластичных ме-

таллических наполнителей позволяет переформо-

вание. Получают такие композиты пропитыванием

пучков волокон расплавами металлов, электрооса-

ждением, смешением с порошком металла и после-

дующим спеканием и т.д. [1].

В 1970-х появились первые материалы, арми-

рованные нитевидными монокристаллами

(«усами») [1]. Нитевидные кристаллы получают,

протягивая расплав через фильеры. Используются

«усы» оксида алюминия, оксида бериллия, карби-

дов бора и кремния, нитридов алюминия и кремния

и т.д. длиной 0,3-15 мм и диаметром 1-30 мкм [1].

Армирование «усами» позволяет значительно уве-

личить прочность материала и повысить его жаро-

стойкость. Например, предел текучести композита

из серебра, содержащего 24% «усов» оксида алю-

миния, в 30 раз превышает предел текучести сере-

бра и в 2 раза – других композиционных материа-

лов на основе серебра. Армирование «усами» ок-

сида алюминия материалов на основе вольфрама и

молибдена вдвое увеличило их прочность при тем-

пературе 1650°С, что позволяет использовать эти

материалы для изготовления сопел ракет [1].

11. Композитные материалы на основе ке-

рамики

Армирование керамических материалов во-

локнами, а также металлическими и керамиче-

скими дисперсными частицами позволяет получать

высокопрочные композиты, однако, ассортимент

волокон, пригодных для армирования керамики,

ограничен свойствами исходного материала [1]. Ча-

сто используют металлические волокна. Сопротив-

ление растяжению растет незначительно, но зато

повышается сопротивление тепловым ударам – ма-

териал меньше растрескивается при нагревании, но

возможны случаи, когда прочность материала па-

дает [1]. Это зависит от соотношения коэффициен-

тов термического расширения матрицы и наполни-

теля.

Армирование керамики дисперсными метал-

лическими частицами приводит к новым материа-

лам (керметам) с повышенной стойкостью, устой-

чивостью относительно тепловых ударов, с повы-

шенной теплопроводностью. Из

высокотемпературных керметов делают детали для

газовых турбин, арматуру электропечей, детали для

ракетной и реактивной техники. Твердые износо-

стойкие керметы используют для изготовления ре-

жущих инструментов и деталей. Кроме того, кер-

меты применяют в специальных областях тех-

ники – это тепловыделяющие элементы атомных

реакторов на основе оксида урана, фрикционные

материалы для тормозных устройств и т.д. [1].

Керамические композитные материалы полу-

чают методами горячего прессования (таблетирова-

ние с последующим спеканием под давлением) или

методом шликерного литья (волокна заливаются

суспензией матричного материала, которая после

сушки также подвергается спеканию) [1].

12. Твердые биоматериалы Композиты данного типа – в частности, кости

– можно отнести к волокнистым композиционным

54 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

материалам, хотя по своей специфике они ближе к

гибридным материалам.

13. Строительные материалы

Отметим, что основная масса строительных

керамических материалов обладает значительной

пористостью, что является следствием технологии

изготовления, а с другой стороны прямым техноло-

гическим требованием к изделию, предъявляемым

к нему в связи с областью его применения. Пори-

стость обеспечивает легкость и малую теплопро-

водность изделия (кирпичи). Именно значительная

пористость, даже без добавок каких-либо армирую-

щих волокон дает возможность отнести данный вид

строительной керамики к композиционным мате-

риалам.

Множество применяемых природных строи-

тельных материалов, также можно отнеси к компо-

зиционным, например, туфовые блоки, смесь глины

и соломы и пр.

К композиционным материалам можно также

отнести все виды бетонов (из-за использования

наполнителя: щебеня, песка, гравия, пемзы) и, тем

более, армированные стальными прутками железо-

бетоны.

14. Геологические породы и почвы как ком-

позиционные материалы

Горные породы и почвы, благодаря дисперсно-

сти и пористости (или трещиноватости, если рас-

сматривается скальный массив), можно также отне-

сти к композиционным в среднем изотропным ма-

териалам.

15. Теоретические методы моделирования

слоистых структур

Основные подходы к построению теории меха-

ники многослойных структур делятся на несколько

направлений. В первую очередь это работы, осно-

ванные на кинематических гипотезах, принятых

для всего пакета в целом. При таком подходе пла-

стинка или оболочка заменяется некоторой приве-

денной однородной, с соответствующими характе-

ристиками [2].

Главным достоинством пакетного метода яв-

ляется то, что основные уравнения для многослой-

ной структуры эквивалентны аналогичным одно-

слойным уравнениям, методы решения, которых

хорошо разработаны. Характерной особенностью

композитов слоистой структуры является то, что в

отличие от зернистых и волокнистых материалов

их упругие постоянные могут быть рассчитаны без

каких либо упрощающих предположений относи-

тельно полей напряжений и деформаций. В матери-

алах, составленных из чередующихся плоских

слоев, коэффициенты упругости будут обладать не-

однородностью лишь в направлении, перпендику-

лярном слоям. Поэтому вычисление эффективных

коэффициентов упругости сводится к одномерной

задаче, которую удается решить точно для произ-

вольного распределения толщин слоев [2].

Несколько иной подход к построению меха-

ники многослойных конструкций был предложен

В.В. Болотиным. Для получения основных уравне-

ний используется энергетический прием усредне-

ния. При этом учитываются особенности армиро-

ванных сред: жесткость армирующих элементов

значительно превышает жесткость связующего; по

сравнению с общей толщиной тела толщина арми-

рующих элементов и расстояния между ними малы.

Исходя из этого, предполагается, что функции, ха-

рактеризующие состояние слоя, при переходе от

слоя к слою меняются незначительно. Определяю-

щие уравнения теории являются дифференциаль-

ными по координатам в плоскости слоев и разност-

ными по нормали к слоям [2].

В этом случае для вывода уравнений состояния

многослойной конструкции применяются кинема-

тические гипотезы для каждого слоя в отдельности.

Это обусловлено тем, что часто приходится рассчи-

тывать многослойные структуры, которые уже

нельзя назвать тонкими в смысле гипотез классиче-

ской теории пластин и оболочек, учитывать трение,

эффекты между слоями [2].

Таким образом, теорию многослойных кон-

струкций можно трактовать как результат обобще-

ния классической теории пластин и оболочек и

трехслойных конструкций [2].

16. Методы усреднения регулярных струк-

тур в механике композитов

В связи с развитием современного энергетиче-

ского и химико-технологического оборудования,

созданием новых материалов, различного рода мо-

делей сред с микроструктурой возник интерес к

теории упругих кусочно-однородных периодиче-

ских структур [2].

Типичными представителями подобных струк-

тур являются линейно-армированные композици-

онные материалы. С другой стороны, если концен-

трация включений не слишком мала то, в их распо-

ложении всегда имеется ближний порядок, и, если

ближний порядок охватывает сравнительно боль-

шое количество зерен неоднородности, такую

структуру приближенно можно заменить регуляр-

ной со строго периодическим распределением

включений и с последующим решением периодиче-

ской задачи теории упругости [2].

В математическом отношении определение

физико-механических полей в кусочно-однород-

ных периодических структурах сводится к реше-

нию краевых задач теории упругости или теории

потенциала для бесконечносвязаных областей, об-

ладающих соответствующей симметрией. Поэтому

естественно в определенном смысле усреднить

структуру, отождествить ее на макроуровне с неко-

торой однородной средой [2].

Предполагается, что существует ячейка перио-

дичности структуры (прямоугольный параллелепи-

пед, который для слоистой структуры превраща-

ется в бесконечный слой, для волокнистой струк-

туры с прямыми волокнами – в цилиндр с

поперечным сечением в виде прямоугольника),

причем эта ячейка мала по сравнению с характер-

ными размерами исследуемой области. Тогда реше-

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 55

ние задачи теории упругости для данной неодно-

родной среды является периодической функцией с

периодом равным величине ячейки [2].

Для решения поставленной задачи применя-

ются как численные методы, так и метод аналити-

ческих функций [2].

Одним из наиболее известных численных ме-

тодов, получивших наибольшее распространение и

обоснование, является метод малого параметра. Ос-

новное предположение, используемое в методе, со-

стоит в том, что решение задачи представляет со-

бой медленно меняющуюся функцию в основной

системе координат, на которую налагаются перио-

дические пульсации в локальной системе коорди-

нат. Предполагая, что характерный размер ячейки

мал, решение задачи строится в виде разложения по

его степеням [2].

Метод Бахвалова-Победри использует геомет-

рические предположения аналогичные предыду-

щему методу. Однако его особенность заключается

в используемом представлении функции в виде

ряда по малому параметру, коэффициенты кото-

рого являются произведением функций от «медлен-

ной» и «быстрой» переменных (основной и вспомо-

гательной системы координат) в отдельности. При

этом функции от медленной переменной являются

производными одной функции, порядок которых

соответствует степени малого параметра в разложе-

нии. Требование равенства нулю средних значений

периодических функций по быстрой переменной,

ряд дополнительных ограничений и громоздких

выкладок приводят к вычислению эффективных

модулей [2].

В случае использования методов аналитиче-

ских функций макропараметры структуры опреде-

ляются точно в виде некоторых функционалов, по-

строенных как решение краевой задачи для единич-

ного дефекта или включения [2].

При этом отражается та точка зрения, что мак-

ромодель структуры есть функция классов возмож-

ных проектов, а типичными представителями

класса является проект структуры с заданными

функционалами, фиксирующими ее макропара-

метры. Интерпретация макропараметров как неко-

торых функционалов содержащих всю необходи-

мую информацию о структуре, по-видимому, от-

крывает пути для рационального проектирования

композиционных материалов и конструкций из

них. Такая схема исследования и решения краевых

задач теории кусочно-однородных регулярных

структур оказывается достаточно эффективной,

т.к., помимо своей общности, она дает возмож-

ность, используя аппарат теории интегральных

уравнений и функций комплексного переменного,

строго обосновать полученные алгоритмы [2].

Задача о прогнозировании свойств волокни-

стого материала регулярной структуры с произ-

вольным числом круговых волокон в элементарной

ячейке, равно как и соответствующая ей двояко пе-

риодическая задача теории упругости, были ре-

шены в ряде работ по усреднению свойств регуляр-

ных структур [2].

17. Особенности усреднения стохастической

структуры

Следует отметить, что реальные композицион-

ные материалы в основном имеют случайную

структуру, обусловленную как неправильной фор-

мой армирующих элементов, так и их случайным

расположением. Структура материалов, армиро-

ванных сферическими включениями и круглыми

волокнами при плотной упаковке, может быть

близкой к регулярной. Поэтому применение мето-

дов теории случайных функций позволяет охватить

практически все структуры, присущие реальным

композиционным материалам. В этом случае мате-

риал можно представить как среду, физико-механи-

ческие характеристики которой являются случай-

ными функциями координат. Если на стохастиче-

ски неоднородное тело действуют внешние силы,

то возникающие напряжения и деформации также

образуют случайные тензорные поля [2].

Усреднение физических величин можно про-

водить двумя способами. Первый способ усредне-

ния состоит в интегрировании по объему, а второй

в усреднении по совокупности однотипных ситуа-

ций (по ансамблю). В тех случаях, когда эти сред-

ние совпадают, имеет место условие эргодичности

[2].

В качестве элемента объема следует брать об-

ласть достаточно большую по сравнению с харак-

терными размерами элемента неоднородности

(например, средним диаметром зерна). В тоже

время размер области интегрирования должен быть

малым по сравнению с расстоянием, на котором су-

щественно изменяется усредняемая величина. От-

сюда ясно, что среднее (или макроскопическое)

значение напряжения может быть функцией коор-

динат.

Очевидно, что усреднение по объему допу-

стимо не всегда. Так, при распространении волн в

неограниченном поликристалле усреднение напря-

жений по объему допустимо лишь в случае длин-

ных волн, когда длина волны существенно больше

размеров зерен. В противном случае следует прово-

дить усреднение по ансамблю. Такой же подход ис-

пользуется и в случае ограниченной среды, для ко-

торой характерный размер материала сравним с ха-

рактерным размером элемента неоднородности. В

этом случае модно ожидать проявления масштаб-

ного эффекта [2].

18. Вычисление эффективных модулей в

теории композитов

В последние годы существенное развитие по-

лучили исследования физико-механических

свойств материалов, температурных полей и напря-

женно-деформированного состояния в элементах

конструкций с учетом их структуры. Результаты

этих исследований находят практическое примене-

ние при расчете на прочность элементов конструк-

ций из неоднородных материалов, разработке тех-

нологических режимов их изготовления, а также

при выборе оптимальных структур новых компози-

ционных материалов. Вопросы рационального про-

56 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

ектирования конструкций из композиционных ма-

териалов требуют для своего решения рассмотре-

ния многопараметрических структур с большим ко-

личеством варьируемых параметров [2].

Одной из основных задач механики компози-

тов является задача проектирования материалов с

заранее заданными жесткостными и прочностными

характеристиками. Если армированный (компози-

ционный) материал моделируется однородной ли-

нейно упругой средой, то задача проектирования

материала с заранее заданными свойствами приво-

дится к задаче теоретического определения моду-

лей упругости композиционного материала (так

называемых эффективных модулей) по известным

модулям упругости компонентов [2].

Для решения задачи определения эффектив-

ных модулей рассматривается элемент композици-

онного материала, на границе которого задаются

воздействия, имитирующие возникающие в испы-

тательных машинах при проведении серии опытов

(чистое растяжение, кручение, всестороннее сжа-

тие), для определения полного набора модулей

упругости однородного материала [2].

При этом макроточкой называется элементар-

ный макрообъем, размеры которого значительно

превосходят характерные размеры неоднородно-

стей, однако существенно меньше размеров тела

[2].

Более конкретное определение макроточки,

т.е. условно говоря, минимального макрообъема,

для которого эффективные модули имеют постоян-

ное значение, можно дать на основе теории упруго-

сти неоднородных тел [2].

Таким образом, теоретическое определение

эффективных модулей приводится к серии краевых

задач для представительного объема композицион-

ного материала – ячейки неоднородности или обла-

сти в форме стандартного образца с таким количе-

ством ячеек, для которых, во-первых, можно ре-

шить краевую задачу, и, во-вторых, образец должен

достаточно точно имитировать композиционный

материал как однородный [2].

Для решения указанных задач применяются

как аналитические, так и численные методы. Чис-

ленные методы строятся на базе известных методов

(разложения в ряд по малому параметру, конечно-

разностных, конечно-элементных и др.), аналити-

ческие методы могут базироваться на точных реше-

ниях известных частных задач линейной теории

упругости для материалов с включениями, на при-

ближенных аналитических решениях, построенных

на базе тех или иных упрощающих предположений,

а также на теории случайных функций. Следует от-

метить, что аналитические методы, использующие

точные решения, как правило, приводят к громозд-

ким результатам [2].

Анализ литературных источников позволяет

провести приблизительную классификацию теоре-

тических подходов используемых при исследова-

нии процессов в структурно-неоднородных средах

[2].

Первый – основан на непосредственном реше-

нии классических уравнений механики, коэффици-

енты которых являются детерминированными или

случайными функциями координат соответственно

для сред регулярной или стохастической струк-

туры. Расчет физико-механических полей в микро-

неоднородных средах в этом случае очень трудое-

мок и позволяет исследовать лишь простейшие за-

дачи [2].

Второй подход – гомогенизация гетерогенной

среды, в основе моделирования которой лежит ана-

литическое решение для единичного включения.

Далее предполагается, что включения концентри-

руются около начала координат, и с использова-

нием корреляционных функций и простой суперпо-

зиции упругих решений для включений, имеющих

разные координаты, строится усреднение свойств

композита [2].

При данном подходе можно использовать не

только единичное включение, но и любую конеч-

ную систему включений. Однако на практике

обычно используется не более двух включений, т.к.

с ростом их числа практически в геометрической

прогрессии растет сложность решения задачи, а два

включения уже дают возможность учесть влияние

включения на другое, рядом расположенное [2].

С помощью указанного подхода в статистиче-

ском усреднении можно решать более широкий

круг задач, чем при первом, за счет ограничения ха-

рактера изменения полей, т.е. параметры уравнений

должны меняться несущественно на расстояниях,

значительно превосходящих размеры неоднород-

ностей [2].

Кроме того, математические построения поз-

воляют получить не только усредненные характе-

ристики, но и микроструктуру полей напряжений и

тепловых полей в таком материале [2].

Основным недостатком второго подхода явля-

ется использование бесконечности среды как ос-

новной гипотезы при решении задач усреднения

свойств композиционных материалов, а также при-

менение корреляционного анализа (т.е. гипотезы о

том, что микровключения компонент сконцентри-

рованы около начала координат в среде, а на беско-

нечности их практически нет). Это приводит к

тому, что получаемые другими авторами резуль-

таты вообще невозможно применить на практике

для решения краевых задач [2].

Перейти методически грамотно от методов

усреднения данного типа к обоснованию вида

усредненных коэффициентов в уравнениях твер-

дого тела довольно сложно и, собственно говоря, до

настоящего времени не было выполнено [2].

Третий подход основан на использовании дис-

кретных случайных величин, называемых объем-

ными долями или концентрациями. Далее прово-

дится усреднение НДС по элементарным макрообъ-

емам, значительно превосходящим размеры

неоднородностей, но достаточно малым по сравне-

нию с размерами тела. При таком методе основные

уравнения механики сплошной среды формулиру-

ются в пространстве, точками которого являются

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 57

элементарные макрообъемы, и результаты усредне-

ний в уравнении состояния самым непосредствен-

ным способом переносятся на общие уравнения ме-

ханики твердого тела и будут пригодны к решению

краевых задач [2].

Недостатком данного подхода является полное

отсутствие информации о протекании явления

внутри структуры, т.е. на уровне включений [2].

В качестве примера третьего подхода рассмот-

рим армированный материал, состоящий из двух

фаз. Будем предполагать, что материал в среднем

изотропен (имеет место хаотическое армирование

рублеными волокнами, сферолитами и т.п.). Можно

использовать гипотезу Фойгта, которая заключа-

ется в том, что в простейших опытах на чистое рас-

тяжение и всестороннее сжатие деформации по

всему объему композиционного материала посто-

янны. В этом случае для модуля сдвига и модуля

всестороннего растяжения-сжатия получаются из-

вестные формулы составленные по правилу

«смеси», т.е. концентрации материала в объеме.

Второй предельный случай (гипотеза Рейса) заклю-

чается в том, что в тех же простейших эксперимен-

тах предполагаются постоянные по объему напря-

жения [2].

Сформулированные гипотезы внутри компози-

ционного тела никогда не выполняются, так как по-

лучаемые из соотношений Фойгта напряжения та-

ковы, что на поверхности контакта арматуры и свя-

зующего они не уравновешиваются, а получаемые

из соотношения Рейсса деформации имеют значе-

ния, при которых между связующим и арматурой

не может быть сцепления [2].

Тем не менее, формулы, полученные на осно-

вании этих гипотез, имеют определенную практи-

ческую ценность, так как из энергетических сооб-

ражений являются соответственно верхней и ниж-

ней оценкой истинных модулей композиционного

материала [2].

Обобщение указанного подхода на многофаз-

ные материалы получаются следующим образом.

Выбирается область композиционного материала,

характерный размер которой много больше размера

неоднородностей, так что материал в области

можно с принятой точностью считать однородным

и пренебречь возникающими из-за неоднородности

пульсациями напряжений и деформаций. Опреде-

ляется среднее по объему значения тензора напря-

жений и деформаций. Соответственно, эффектив-

ными модулями упругости (податливости) называ-

ются постоянные, определяемые из линейной связи

между указанными величинами. Этим же способом

получаются формулы для изотропного в среднем

композиционного материала, состоящего из N фаз

[2].

Арифметическое среднее между приближени-

ями Рейсса и Фойгта называется приближением

Хилла. Разность значений эффективных модулей

Рейсса и Фойгта называется вилкой Хилла. Умень-

шение вилки Хилла является одной из основных за-

дач теории композиционных материалов [2].

Оказалось, что приближение Хилла является

одной из границ вилки Кравчука-Тарасюка, суще-

ственно сужающей вилку Хилла. Таким образом,

предельная теоретическая точность вычисления

эффективных свойств композита достигается вы-

числением среднего арифметического значений

вилки Кравчука-Тарасюка (приближение Крав-

чука-Тарасюка) [2].

Необходимо отметить, что несовершенства

структуры, явление отсутствия адгезии между ком-

понентами, отклонение компонент от правильной

геометрической формы и другие неучтенные мо-

менты могут свести на нет результаты строго мате-

матических (равно как и других теоретических) ис-

следований [2].

Поэтому с точки зрения практического приме-

нения первый и второй подходы являются наиболее

ущербными, т.к. проблема сложна и многие детали

не подвергались математическому исследованию

[2].

В этом случае использование менее строгих

построений (без решения внутренних краевых за-

дач для единичного или парных включений) в соот-

ветствии с третьим подходом в большинстве слу-

чаев позволяют достаточно адекватно и быстро

оценить макросвойства композиционного матери-

ала [2].

Необходимо отметить, что усредненные (эф-

фективные характеристики) композиционных ма-

териалов могут быть также определены и не из рас-

четов, а из испытаний над опытными образцами [2].

19. Возможности учета разрушений на меж-

фазной границе в рамках теории композицион-

ных тел

Дефекты на межфазной границе могут быть

различными: клеевое соединение не по всей по-

верхности, а по некоторым подобластям и т.п.

Кроме того, в композиционных, в том числе арми-

рованных слоистых материалах, из-за особенно-

стей технологического характера, происходящие

интенсивные физико-механические процессы на

границах раздела фаз приводят к формированию

тонких неоднородных межфазных слоев, различ-

ного рода несовершенств межфазной структуры. В

этом случае обычное представление о непрерывно-

сти перемещений при переходе через межфазную

границу может оказаться далеким от реальной си-

туации. Наличие таких факторов можно трактовать

как ослабленность адгезии между компонентами

[2].

Часто разрушение конструктивных элементов

с покрытиями начинается с разрушения покрытия и

одновременно (или на более ранней стадии) – адге-

зионных связей. Факторами, определяющими меха-

низмы деформирования и разрушения материалов с

покрытиями, являются свойства наносимого и ос-

новного материалов, а также технология создания

покрытий [2].

Они ответственны за образование, как покры-

тия, так и границы раздела «покрытие-основа», от

которой в большой мере зависит работоспособ-

ность и долговечность композиции [2].

58 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

При одинаковых свойствах, способах и режи-

мах нанесения, для многослойных покрытий глав-

ная роль в формировании границы раздела принад-

лежит основе. Удовлетворительная адгезия, т.е.

атомно-молекулярное сцепление отличающихся по

химической или физической природе тел, является

первичным условием работоспособности комбини-

рованных изделий, в том числе и деталей с покры-

тиями. Однако на поверхности подложки всегда

находится слой посторонних веществ – загрязне-

ний (вода, масла, адсорбированные газы, и т.д.), что

обуславливает расслаивание. Вместе с тем, послед-

нее само по себе не приводит к катастрофическому

разрушению конструкций. Оно способствует раз-

витию других видов разрушения, снижая прочность

и ресурс конструкций [2].

Следует отметить также постановку задач о

взаимодействии твердых тел с покрытиями с еди-

ничным дефектом, их системой на межфазной гра-

нице или неполным сцеплением слоев. Однако

наличие зон с ослабленным межфазным контактом

на поверхностях раздела смежных слоев приводит

к существенному усложнению математической

формулировки граничной задачи [2].

С другой стороны, при создании новых кон-

струкций на этапе технологического поиска оказы-

ваются полезными даже данные прогнозирования

ее поведения без учета несовершенств, в частности,

в предположении идеальной технологии [2].

20. Пример усреднения свойств одномер-

ного, в среднем изотропного композиционного

стержня при однородном НДС

Для решения задачи определения эффектив-

ных модулей необходимо рассмотреть элемент

композиционного материала (макроточка), на гра-

нице которого задаются воздействия, имитирую-

щие возникающие в твердом теле, т.е. в данном слу-

чае рассматривается одноосное сжатие/растяжение

призматического стержня целиком [2, 3].

Исходные данные для получения усредненных

характеристик композиционных призматических

стержней, моделирующих деформацию покрытия.

Предполагается, что значения объемных долей k

( Nk ,1 ) (концентраций) компонент компози-

ционного покрытия известны для покрытия в це-

лом, и они же являются объемными долями компо-

нент для каждого из стержней. При усреднении

упругих характеристик композиционного матери-

ала стержня предполагается, что механические

свойства kE (модуль упругости) известны для

каждой компоненты k ( Nk ,1 ) [3].

Обозначим через k и k дискретные значе-

ния напряжений и деформаций на k -ой компо-

ненте среды в представительном объеме. Таким об-

разом, используется предположение, что вне зави-

симости от формы включения, напряжения и

деформации для включений из одного материала

одинаковы [3].

Домножая дискретные значения напряжений и

деформаций на k и суммируя по k , получаем

средние по реализации композиции напряжения

и деформации (по Фойгту или Рейссу):

N

kkk

1

,

N

kkk

1

.(1)

21. Применение гипотезы Фойгта

Будем полагать, что все компоненты стержня

испытывают одинаковые деформации. Предполага-

ется, что в силу гипотезы эргодичности, при любом

распределении материала результат усреднения по

Фойгту будет одинаков [3].

Однако задача будет иметь точное решенные в

случае простого сжатия вертикально слоистого

призматического стержня (Рис. 1), т.к. при таком

нагружении гипотеза об однородной деформации

всех компонент многокомпонентного покрытия

удовлетворяется по определению. Следовательно,

приближение Фойгта эффективных свойств мате-

риала стержня проще всего определить, исходя из

указанной задачи [3].

Более того, данная расчетная схема, очевидно,

позволяет рассмотреть вертикально слоистый стер-

жень не более чем из N слоев. При этом k -ый

вертикальный слой ( Nk ,1 ) имеет ширину,

например, вдоль X- направления kk , а

вдоль Y- направления (Рис. 1). Очевидно, что

направления X и Y равнозначны, поэтому получен-

ные далее результаты не зависят от их переста-

новки [3].

Деформации , действующие на весь стер-

жень, равны соответствующим деформациям, дей-

ствующим на все его вертикальные слои, т.е. вы-

полнено равенство hwk Nk ,1

(где w – константа, определяющая одинаковые пе-

ремещения пакета вертикальных слоев). Исходя из

гипотезы Фойгта, отметим выполнение следую-

щего равенства [3]:

Рис. 1. Схема сжатия вертикально слоистого

стержня

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 59

h

wN

kkkФ

1

. (2)

В этом случае напряжения k , действующие

на k -ый вертикальный слой? определяются оче-

видным равенством [3]:

kkkk EE . (3)

Домножая (2) на k и суммируя по k , полу-

чаем с учетом (1):

ФФ

E , (4)

где

N

kkkФ

EE1

.

С учетом (2) уравнение (4) можно переписать

в смысле эффективных значений [3]:

ФФФE . (5)

22. Приближение Рейсса

Будем предполагать, что у всех компонент

композиционного стержня одинаковое напряжен-

ное состояние при сжатии. Исходя из гипотезы эр-

годичности, НДС компонент стержня не зависит от

размеров и распределения компонент в стержне [3].

Поскольку гипотеза об однородном напряжен-

ном состоянии для композиционного стержня авто-

матически удовлетворяется при горизонтально сло-

истой структуре стержня, эту структуру и будем

рассматривать для решения задачи в приближении

Рейсса [3].

Рассмотрим деформацию многослойного

призматического стержня размером h .

Рассмотрим горизонтально слоистый стержень из

N слоев. При этом k -ый слой ( Nk ,1 ) имеет

высоту hh kk и модуль упругости kE мате-

риала слоя (Рис. 2).

Рис. 2. Схема нагружения горизонтально слоистого стержня

Напряжения , действующие на весь стер-

жень (Рис. 2), равны соответствующим напряже-

ниям, действующим на все его горизонтальные

слои, т.е. выполнено равенство k

Nk ,1 . Тогда [3]:

N

kkkР

1

. (6)

Получаем следующие уравнения для деформа-

ции k отдельного слоя с номером ( nk ,1 )

(Рис. 2):

k

kE

. (7)

Следуя общей методике – домножая на кон-

центрации на k и суммируя по k , определим эф-

фективные деформации многослойного

стержня [3]:

Р

Р E

, (8)

где усредненные коэффициенты Р

E опре-

деляются уравнениями:

1

1

N

k k

k

Р EE .

Учитывая (6), уравнение (8) можно переписать

в виде [3]:

60 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

РРРE . (9)

Поскольку существует только два оценочных

решения (по гипотезам Фойгта и Рейсса) для эф-

фективных свойств композиционного стержня, и

одно эффективное значение всегда больше второго,

то уместно полагать, что реальное значения эффек-

тивности композиционного стержня расположены

на отрезке РФ

EE , . Пара значений Ф

E

и Р

E называется вилкой Фойгта-Рейсса [3].

23. Уменьшение вилки Фойгта-Рейсса.

Вилка Кравчука-Тарасюка

Будем предполагать, что реальные эффектив-

ные деформации вычисленные по Фойгту Ф

и

Рейссу Р

совпадают (РФ

) ,

а реальное среднее напряжение определяется

по правилу смеси

РФ

1 , где 1,0 –

некоторый вещественный коэффициент. Тогда с

учетом (5) и (9) можно записать:

РФРФ

EE 11 . (10)

Интегрируя (10) по , получаем наиболее ве-

роятное при данных гипотезах выражение для эф-

фективного модуля Юнга (приближение

Хилла) [3]:

Х

E ,

где

РФРФХ

EEdEEE 2

11

1

0

. (11)

Далее будем использовать обратный набор ги-

потез. Будем предполагать, что реальные эффек-

тивные напряжения вычисленные по Фойгту

Ф и Рейссу

Р совпадают (

РФ ), а реальная средняя де-

формация определяется по правилу смеси

РФ

1 , где 1,0

- некоторый вещественный коэффициент. Тогда с

учетом (5) и (9) можно записать:

РФ

РФEE

11

. (12)

Интегрируя (10) по , получаем наиболее ве-

роятное при обратных гипотезах выражение для

эффективного модуля Юнга:

РФ

РФ

РФEE

EEd

EE 2

11

0

. (13)

Выражения (11) и обратное к (13) составляют

вилку Кравчука-Тарасюка. Эффективное значение по Кравчуку-Тарасюку

ТКE

можно опреде-

лить как среднее арифметическое значений (11) и

обратного к (13):

РФ

РФ

РФТК EE

EEEEE

4

1.

Выводы.

Изложены основные понятия и исторические

события в развитии знаний о композиционных ма-

териалах, от их появления до широкого применения

в современной жизни.

Содержание статьи позволит начинающим

научным работникам расширить свой профессио-

нальный кругозор.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 61

Методически последовательно излагаются ос-

новные сведения по теории гомогенизации компо-

зиционных материалов и вычисления эффективных

характеристик.

В конце на примере одноосного растяжения

стержня в виде параллелепипеда излагается схема

получения вилки Фрйгта-Рейсса модуля Юнга ком-

позиционного материала стержня и ее сужения до

вилки Кравчука-Тарасюка, а также вычисления эф-

фективного значения Кравчука-Тарасюка компози-

ционного материала стержня.

Литература

1. Композиционный материал – статья из Ви-

кипедии https://ru.wikipe-

dia.org/wiki/Композиционный_материал

2. Кравчук А.С. Механика контактного взаи-

модействия тел с круговыми границами /

А.С. Кравчук, А.В. Чигарев – Минск: Технопринт,

2000. – 196 с.

3. Кравчук А.С. Применение простейшей мо-

дели деформируемого покрытия постоянной тол-

щины в механике твердого тела / А.С. Кравчук,

А.И. Кравчук // APRIORI. Серия: Естественные и

технические науки [Электронный ресурс]. 2014. №

1. Режим доступа: http://apriori-journal.ru/seria2/1-

2014/Kravchuk-Kravchuk.pdf

О ПРОБЛЕМЕ СТРАТЕГИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

Антипов В.И., Митин Н.А., Пащенко Ф.Ф.

Вступление

7 мая 2012 года вышел Указ Президента № 596

«О долгосрочной государственной экономической

политике», в котором, в частности, было сказано:

«Подготовить и внести до 1 октября 2012 г. в Гос-

ударственную Думу Федерального Собрания Рос-

сийской Федерации проект федерального закона о

государственном стратегическом планировании,

предусматривающий координацию стратегиче-

ского управления и мер бюджетной политики».

Не прошло и двух лет, как 28 июня 2014 года вы-

шел Закон № 172-ФЗ «О стратегическом планиро-

вании в Российской Федерации», который не ра-

ботает до сих пор, поскольку в нем сплошные

ошибки и искажения. В Законе № 172 нет указа-

ний о формировании нормативной базы, порядке

использования моделей экономической дина-

мики, об алгоритмах планирования отраслей

народного хозяйства и статистической отчётно-

сти, на которую должны опираться прогнозы. За-

кон писали люди, которые ничего никогда не пла-

нировали.

Четырёхлетняя пауза в исполнении Закона, ко-

торая наблюдается до сих пор, продлится ещё

столько же, если его корректировкой будут зани-

маться те же (анонимные) чиновники из Минэконо-

мики, которые его составляли. Необходим профес-

сиональный «разбор полётов». Необходима офици-

альная публикация моделей, которые используют

Минфин и Минэкономики при составлении прогно-

зов развития экономики России, моделей доходов и

расходов федерального бюджета и бюджетов Реги-

онов. Необходима официальная публикация мето-

дик оценки эффективности проводимых и предла-

гаемых государственных программ. Необходима

официальная публикация алгоритмов формирова-

ния показателей отчётности Росстата. И, поскольку

государственный аппарат ещё не приватизирован,

необходимо публичное обсуждение указанных ма-

териалов научным сообществом.

Зная особенности отечественного делопроиз-

водства, просто так получить требуемую информа-

цию не получится. Необходимо постановление

Правительства о создании «Комиссии РАН по стра-

тегическому планированию» с перечнем задач и

полномочий и передаче ей всех требуемых матери-

алов к указанному сроку.

Статистика

Поскольку официальные публикации моделей

и процедур стратегического планирования мини-

стерств отсутствуют, обратим внимание на стати-

стическую отчётность. Сколь бы совершенны не

были плановые модели и процедуры, их точность

определяется точностью наблюдения объекта

управления – экономики России, в частности, вало-

вого внутреннего продукта экономики России. Там

есть некоторые противоречия, обсуждение которых

необходимо в контексте проблематики данной ста-

тьи.

С 1993 года основная масса экономических по-

казателей России рассчитывается по Системе наци-

онального счетоводства (СНС). Расчёты показате-

лей по системе СНС производятся не только в Рос-

сии, но ещё и в 192 странах Мира благодаря

усилиям Статистической комиссии ООН. Методо-

логия СНС принята в качестве международного

стандарта ООН, МВФ, Всемирным банком, ОЭСР

и Евростатом. В 2009 году Статистическая комис-

сия ООН обновила версию СНС. Теперь это – «Си-

стема национальных счетов 2008 года» (СНС 2008).

Руководствуясь положениями Федерального за-

кона № 282-ФЗ «Об официальном статистическом

учете и системе государственной статистики в Рос-

сийской Федерации» (ст.4, п.2), а также Планом ме-

роприятий по реализации рекомендаций ОЭСР по

развитию системы национальных счетов Россий-

ской Федерации, разработанным и принятым во ис-

полнение решения Правительства Российской Фе-

дерации от 1 августа 2013 г., Росстат приступил к

поэтапному переходу на методологию СНС 2008

года. Безусловно, отказавшись от использования

Баланса народного хозяйства (БНХ) и перейдя на

СНС, Росстат проделал колоссальную работу, но в

любом большом деле всегда есть маленькие проти-

воречия, которые следует устранить.

62 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Формальные соотношения

Численный анализ статистической отчётности

Росстата о динамике основных макроэкономиче-

ских показателей в СНС [1-13] выявил несовпаде-

ние темпов произведенного и использованного

ВВП. Долгое время исследователи не могли найти

причину, пока не обратили внимание на аксиома-

тику Счёта товаров и услуг, принятую в «Междуна-

родном стандарте системы сводных показателей

национального счетоводства (СНС-93)». Дело в

том, что Статистическая комиссия при ООН (одоб-

рившая документ «СНС-93») опиралась на опреде-

ление дохода, данное сэром Джоном Ричардом

Хиксом12, которое гласит:

- Источником дохода может быть только до-

бавленная стоимость. Выручка от реализации ранее

накопленных активов (финансовых и нефинансо-

вых) к доходам не относится. Изменения стоимости

активов, вызванные инфляцией, к доходам не отно-

сятся.

- Доход – максимальная сумма, которую

можно потратить на потребление, не затрагивая

при этом первоначальную величину капитала.

- Доход – максимальная сумма денег, которую

можно израсходовать на покупку потребительских

товаров и услуг, не становясь при этом беднее, т.е.

не уменьшая при этом своего накопленного богат-

ства и не принимая на себя никаких финансовых

обязательств.

Отметим, что сэр Джон Ричард Хикс имел в

виду финансовые, а не материальные потоки в эко-

номике, закономерности, обращения которых не

совпадают между собой. А это значит, что фор-

мальные зависимости, описывающие финансовый

и материальный аспект воспроизводства ВВП раз-

личны.

Рассмотрим запись счёта товаров и услуг СНС,

который приводится в официальных изданиях. Об-

ратим внимание на баланс материальных потоков в

экономике России, принятый Росстатом.

XOt+NL1t–SB1t+IMt =

Zt+WNt+YDt+YGt+YNKt+EXt+STRt, (1)

где

XOt - отечественный выпуск в основных це-

нах;

NL1t – налоги на продукты;

SB1t - субсидии на продукты;

Zt - промежуточное потребление;

12 Сэр Джон Ричард Хикс (1904— 1989) — английский

экономист, лауреат Нобелевской премии 1972 года «за

IMt - импорт;

INt - инвестиции в основной капитал (ОК);

WNt - валовое накопление;

YDt - конечное потребление «Домашних хо-

зяйств» (КП ДХ);

YGt - конечное потребление « Государства»

(КП ГОС) для равенства (1);

YNGt - конечное потребление « Государства»

(КП НГОС) для равенства (2);

YNKt- конечное потребление организаций, об-

служивающих ДХ (КП НКО);

EXt - экспорт;

STRt - статистическое расхождение.

Баланс (1) содержит слагаемое WN – абстракт-

ную категорию, которая по смыслу является запа-

сом, а не потоком. Это недопустимо. Счёт товаров

и услуг,вытекающий из общеизвестной схемы ма-

териальных потоков в экономике России (рис.1),

имеет вид.

XOt+NL1t–SB1t+IMt =

Zt+INt+YDt+YNGt+YNKt+EXt+STRt (2)

Соотношения (1) и (2) очень похожи. Разница

лишь в том, что в реальной экономике соотношение

(1) не наблюдается. Это- миф. Каким образом Ста-

тистическая комиссия при ООН (одобрившая доку-

мент «СНС-93») сумела дешифровать абстрактное

определение дохода, данное сэром Джоном Ричар-

домХиксом, в конкретные формулы для счёта това-

ров и услуг и ВВП, не известно. Аргументы и ком-

ментарии отсутствуют как в официальном доку-

менте ООН «Международный стандарт системы

сводных показателей национального счетоводства

(СНС-93)», так и в русском переводе «Система

национальных счетов 2008 года (СНС-2008)».

Правая и левая часть равенства (1) наблюда-

ется Росстатом РФ отдельно, а невязка устраняется

путем введения корректирующего слагаемого

STRt. Перенесём в уравнении (1) импорт – в правую

часть, а промежуточное потребление – в левую

часть. Тогда произведенным ВВП в рыночных це-

нах называется соотношение

WWP1t = XОt – Zt + CN1t, (3)

а использованным ВВП в рыночных ценах

(элементы использования ВВП в терминологии

СНС) называется соотношение

WWP2t = WNt + YDt + YGt +YNKt + EXt –

IMt + STRt. (4)

новаторский вклад в общую теорию равновесия и теорию

благосостояния».

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 63

Рис. 1. Схема распределения материальных потоков при воспроизводстве ВВП.

В официальных справочниках Росстата для

каждого года WWP1t = WWP2t,в текущих ценах.

Компенсирующее слагаемое STRt как правило – не-

большая величина. Но балансы в сопоставимых це-

нах отсутствуют. Годовые темпы роста ВВП публи-

куются только для WWP1t. Для WWP2t публику-

ются годовые темпы роста его составляющих. Если

взять за базу какой либо год (мы выбрали 1995 г.),

то для каждого слагаемого можно вычислить базис-

ный темп роста по формуле Pit = Pit-1*pit , где

i – номер слагаемого;

t – номер текущего года;

Pit – базисный темп роста i - слагаемого в году t;

pit - годовой темп роста i - слагаемого в году t.

Это позволило оценить каждую компоненту в

сопоставимых ценах базисного года как произведе-

ние базисного темпа роста на величину компо-

ненты в базисном году. Введём следующие фор-

мальные обозначения:

WNSt = Pkt*WNo - валовое накопление в ценах

1995 г.

YDSt = Pdt*YDo - конечное потребление дом.

хозяйств в ценах 1995 г.

YGSt = Pgt*YGo - конечное потребление госу-

дарства в ценах 1995 г.

YNKSt = Pnkt*YNKo- конечное потребление

некомм. орг. в ценах 1995 г.

EXSt = Pet*EXo - экспорт в ценах 1995 г.

IMSt = Pmt*IMo - импорт в ценах 1995 г.

WWPSt = Pwt*WWPo -ВВП(2) в ценах 1995 г.

В методических указаниях Росстата сказано,

что величина ВВП в сопоставимых ценах должна

равняться сумме его составляющих в сопостави-

мых ценах.

Откуда вытекает формальное равенство. WWPSt = WNSt+YDSt+YGSt+YNKSt+EXSt+IMSt (5)

Что позволяет вычислить базисный темп

ВВП(2) – использованного ВВП – как

Pwt = (WNSt+YDSt+YGSt+YNKSt+EXSt+IMSt) /

WWPo (6)

Величина годового темпа роста использован-

ного ВВП = Pwt/ Pwt-1

Проделав необходимые вычисления, мы полу-

чили значения темпов произведенного и использо-

ванного ВВП России, графики которых приведены

на рис. 2 и рис. 3. Горизонт прогнозов Минфина и

Минэкономики (которые утверждаются Парламен-

том) не превышает трёх лет и ошибкой измерения

ВВП можно пренебречь. Но при стратегическом

планировании (на 15-30 лет) подобное расхождение

уже недопустимо. Кстати, для США расхождение

между темпами произведенного и использованного

ВВП (рассчитанного по аналогичной методике и

графики, которых приведены на рис. 4 и рис. 5)

практически отсутствует.

Американское Бюро экономического анализа

(U.S. Bureau of Economic Analysis) опубликовало

«Руководство NIPA: концепции и методы нацио-

нальных счетов доходов и продуктов США»

(https://bea.gov/national/pdf/all-chapters.pdf), в кото-

ром приведены следующие определения: «Валовой

внутренний продукт (ВВП) – это стоимость товаров

и услуг, производимых национальной экономикой

за вычетом стоимости товаров и услуг, используе-

мых в производстве. ВВП также равен сумме лич-

ных расходы на потребление, валовые частные

внутренние инвестиции, чистый экспорт товаров и

услуг и государственные расходы на потребление и

валовые инвестиции.

Валовой внутренний доход (GDI) – это сумма

полученных доходов и затрат, связанных с произ-

водством ВВП. В национальном экономическом

учете ВВП и GDI концептуально равны. На прак-

тике ВВП и GDI различаются потому, что они по-

строены с использованием в значительной степени

независимых исходных данных. Реальный GDI рас-

считывается путем дефлирования валового внут-

реннего дохода с использованием индекса цен ВВП

64 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

в качестве дефлятора и, следовательно, концепту-

ально эквивалентно реальному ВВП.

Заключение

Впервые оценка динамики произведенного и

использованного ВВП России была выполнена в ра-

боте [14], а оценка динамики произведенного и ис-

пользованного ВВП США была выполнена в ра-

боте [15].

Существенное расхождение между темпами

произведенного и использованного ВВП говорит о

том, что использование балансовых равенств в про-

гностических моделях будет давать на интервале в

15 лет существенную погрешность, что недопу-

стимо. Перед тем как приступить к формированию

новой редакции Закона о стратегическом планиро-

вании необходимо устранить все методические

противоречия.

Рис.2. Годовые темпы произведенного и использованного ВВП России.

Рис.3. Базисные темпы произведенного и использованного ВВП.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 65

Рис.4. Годовые темпы произведенного и использованного ВВП США.

Рис.5. Базисные темпы произведенного и использованного ВВП США.

66 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Литература

1. Национальные счета России в 1995-2002

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2003. -157с.

2. Национальные счета России в 1998-2005

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2006. -145с.

3. Национальные счета России в 2000-2007

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2008. -213с.

4. Национальные счета России в 2001-2008

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2009. -253с.

5. Национальные счета России в 2002-2009

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2010. -325с.

6. Национальные счета России в 2003-2010

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2011. -333с.

7. Национальные счета России в 2004-2011

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2012. -341с.

8. Национальные счета России в 2005-2012

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2013. -363с.

9. Национальные счета России в 2006-2013

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2014. эл версия.

10. Национальные счета России в 2007-2014

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2015. -304с.

11. Россия в цифрах. 2010: Крат. стат. сб./Рос-

стат - М.,2010. - 558с.

12. Россия в цифрах 2015: Крат. стат.сб./ Рос-

стат. - М. 2015. – 543с.

13. Национальные счета России в 2011-2016

годах: Стат. сб./ Росстат. - М., 2017. -263с.

эл. версия.

14. В.И.Антипов, Н.А.Митин. Два подхода к

оценке ВВП экономики России // Препринты ИПМ

им. М.В.Келдыша. 2015. № 111. – 24 c.

15. А.Н.Плетенец. Построение модели воспро-

изводства ВВП США на основе фундаментальных

характеристик экономики // МФТИ. Выпускная

квалификационная работа (магистерская

диссертация). 2018. – 46 с.

УДК 517.956

КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ СМЕШАННОГО УРАВНЕНИЯ С БИВОЛНОВЫМ

ОПЕРАТОРОМ В ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

Шхагапсоев А. М.

ФГБНУ «Институт прикладной математики и автоматизации»

Аннотация: Рассматривается краевая задача для уравнения смешанного гиперболо-параболического

типа четвертого порядка. В гиперболической части найдено решение в явном виде, а в параболической

части решение уравнения выписывается с помощью функции Грина первой краевой задачи. В линии со-

прикосновения y=0 получено обыкновенная дифференциальная уравнения третьего порядка, решая кото-

рого получаем граничное условие устраняющее некорректность задачи.

Ключевые слова: Уравнения смешанного типа четвертого порядка; локальная краевая задача; лине-

аризованное уравнение Кортевега-де-Фриза; функция Грина.

В настоящее время теория краевых задач для

уравнений смешанного типа высокого порядка яв-

ляется одним из интенсивно развивающихся разде-

лов современной теории дифференциальных урав-

нений с частными производными. Различные крае-

вые задачи для уравнений смешанного типа

высокого порядка исследовались в работах [1-3].

При изучении волн поперечного колебания

стержня[4], [5, с. 277] или при колебании балки [6,

с. 289] возникают различные уравнения четвертого

порядка. На важность подобных исследований в

теории уравнений смешанного типа указывал А.В.

Бицадзе. В качестве модельного уравнения четвер-

того порядка им было предложено уравнение [7]:

𝑢𝑥𝑥𝑥𝑥 − 2𝑆𝑖𝑔𝑛(𝑦)𝑢𝑥𝑥𝑦𝑦 + 𝑢𝑦𝑦𝑦𝑦 = 0.

В данной работе рассматривается уравнение

{𝑢𝑦 + 𝑢𝑥𝑥𝑥 + 𝑢𝑥 = 0, 𝑦 > 0,

𝑢𝑥𝑥𝑥𝑥 − 2𝑎𝑢𝑥𝑥𝑦𝑦 + 𝑎2𝑢𝑦𝑦𝑦𝑦 = 0, 𝑦 < 0 (1)

в конечной области 𝐷 = 𝐷1 ∪ 𝐷2 ∪ 𝐴0𝐵0; 𝐷1 = {(𝑥, 𝑦): 0 < 𝑥 < 𝑟, 0 < 𝑦 < ℎ}; 𝐷2 – треугольник с вер-

шинами 𝐴0(0,0), 𝐵0(𝑟, 0) и С (𝑟2⁄ , − 𝑟

2√𝑎⁄ ); 𝐴0𝐵0 = {(𝑥, 𝑦): 0 < 𝑥 < 𝑟, 𝑦 = 0}; −, , 𝑎 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 > 0.

Определение. Регулярным решением уравнения (1) в области 𝐷 назовем функцию 𝑢 = 𝑢(𝑥, 𝑦) ∈

𝐶(��) ∩ 𝐶4(𝐷2), 𝑢𝑥𝑥𝑥(𝑥, 𝑦), 𝑢𝑦 ∈ 𝐶(𝐷1), 𝑢𝑥 ∈ 𝐶(𝐷1), удовлетворяющую уравнению (1).

Задача. Найти регулярное в области 𝐷 решение 𝑢 = 𝑢(𝑥, 𝑦) уравнения (1), удовлетворяющее следу-

ющим краевым условиям:

𝑢(0, 𝑦) = 1

(𝑦), 𝑢𝑥(0, 𝑦) = 2

(𝑦), 0 ≤ 𝑦 ≤ ℎ, (2)

𝑢𝑥𝑥(𝑟, 𝑦) = 3

(𝑦), 0 ≤ 𝑦 ≤ ℎ, (3)

𝑢 (𝑥

2, −

𝑥

2√𝑎) =

1(𝑥), 0 ≤ 𝑥 ≤ 𝑟, (4)

𝜕𝑢

𝜕𝑛(

𝑥

2, −

𝑥

2√𝑎) =

2(𝑥), 0 < 𝑥 < 𝑟, (5)

𝜕𝑢

𝜕𝑛(

𝑥 + 𝑟

2, −

𝑥 − 𝑟

2√𝑎) =

3(𝑥), 0 < 𝑥 < 𝑟, (6)

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 67

где n – внутренняя нормаль; 1

,2

,3

,1

,2

,3 – заданные функции и выполняются условия согла-

сования: 1

(0) = 1

(0), 2′ (𝑟) =

3′ (0).

Уравнение (1) в области 𝐷2 можно свести к системе уравнений

{𝑢𝑥𝑥 − 𝑎𝑢𝑦𝑦 = (𝑥, 𝑦),

𝑥𝑥 − 𝑎𝑦𝑦 = 0. (7)

Из краевых условий (5) и (6) для (𝑥, 𝑦) получаем следующее:

(𝑥

2, −

𝑥

2√𝑎) = √2

2′ (𝑥), 0 < 𝑥 < 𝑟, (8)

(𝑥 + 𝑟

2,𝑥 − 𝑟

2√𝑎) = −√2

3′ (𝑥), 0 < 𝑥 < 𝑟. (9)

Решение задачи Гурса (8), (9) для уравнения

𝑥𝑥 − 𝑎𝑦𝑦 = 0 (10)

имеет вид

(𝑥, 𝑦) = √2 [2′ (𝑥 − √𝑎𝑦) −

3′ (𝑥 + √𝑎𝑦) −

2′ (𝑟)] (11)

Известно, что решение уравнения

𝑢𝑥𝑥 − 𝑎𝑢𝑦𝑦 = (𝑥, 𝑦) (12)

представимо в виде:

2𝑢(𝑥, 𝑦) = (𝑥 + √𝑎𝑦) + (𝑥 − √𝑎𝑦) + ∫ (𝑡)𝑑𝑡

𝑥+√𝑎𝑦

𝑥−√𝑎𝑦

− 1(𝑥, 𝑦), (13)

(𝑥) = lim𝑦→0

𝑢(𝑥, 𝑦),

(𝑥) = lim𝑦→0

𝑢𝑦(𝑥, 𝑦)

– пока неизвестные функции, а

1(𝑥, 𝑦) = ∫ ∫ (𝑥, 𝑦)𝑑𝑑

𝑥+√𝑎𝑦+𝑡

𝑥−√𝑎𝑦+𝑡

𝑦

0

.

Используя условие (4), из (10) получим следующее соотношение между (𝑥) и (𝑥):

(𝑥) − ∫ (𝑡)𝑑𝑡

𝑦

0

= (𝑥), (14)

где (𝑥) = 21

(𝑥) + 21(𝑥, −𝑥) − 1

(0) – известная функция.

В области 𝐷1 переходя к пределу 𝑦 → 0 в уравнении (1), получим соотношение между (𝑥) и (𝑥), в

виде

′′′(𝑥) + ′(𝑥) = (𝑥). (15)

Решая систему уравнений (14) и (15) приходим к обыкновенному дифференциальному уравнению

′′′(𝑥) + (+1)′(𝑥) = ′(𝑥) (16)

с граничными условиями

(0) = 1

(0), ′(0) = 2

(0), ′′(𝑟) = 3

(0). (17)

С помощью условий (17) уравнение (16) сводится к интегральному уравнению

𝜏(𝑥) = ∫(𝑥 − 𝑡)𝜏(𝑡)𝑑𝑡

𝑥

0

+ 𝛼1(𝑥) +𝜏′′(0)𝑥2

2, (18)

где

=𝛾 + 1

𝛽, 𝛼1(𝑥) =

1(0) +

2(0)𝑥 + ∫

𝑥 − 𝑡

𝛽𝛼(𝑡)𝑑𝑡

𝑥

0

+(𝑎 + 1)

1(0) −

1(0)

2𝛽𝑥2.

Обращая интегральное уравнение (18) используя условие (17) имеем

𝜏(𝑥) = 𝐴(𝑥) + [−√−1

(0)𝑐ℎ (√−𝑟1

(0)) + 𝑐] 𝐵(𝑥), (19)

где

с = −𝛼(𝑟) + 𝑎

1(0)

𝛽−

3(0),

𝐴(𝑥) = 𝛼1(𝑥) − √−∫ 𝑠ℎ[√−(𝑥 − 𝑡)]

𝑥

0

𝛼1(𝑡)𝑑𝑡,

𝐵(𝑥) =√−

2∫ 𝑠ℎ[√−(𝑥 − 𝑡)]

𝑥

0

𝑡2𝑑𝑡 +𝑥2

2.

68 Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #9 (54), 2018

Далее рассмотрим уравнение (1) в параболической части.

Замена функции 𝑢(𝑥, 𝑦) = 𝑣(𝑥, 𝑦)𝑒𝑁𝑦, где N = const, в уравнении (1) при 𝑦 > 0 приводит к следую-

щему виду

𝑣𝑦 + 𝛽𝑣𝑥𝑥𝑥 + 𝛾𝑣𝑥 + 𝑁𝑣 = 0. (20)

Рассмотрим тождество

𝑣[𝑣𝑦 + 𝛽𝑣𝑥𝑥𝑥 + 𝛾𝑣𝑥 + 𝑁𝑣] = 0. (21)

Проделав некоторые преобразования из (21) получим

𝜕

𝜕𝑥[𝛽 (𝑣𝑣𝑥𝑥 +

𝛾𝑣𝑥2

2) +

𝛾𝑣2

2] −

𝜕

𝜕𝑦[−

𝑣2

2] + 𝑁𝑣2 = 0. (22)

Интегрируя (22) по области 𝐷1𝜀 = {(𝑥, 𝑦): 𝜀 < 𝑥 < 𝑟 − 𝜀, 𝜀 < 𝑦 < ℎ − 𝜀, 0 < 𝜀 < 𝑚𝑖𝑛{𝑟, ℎ}}, и приме-

няя, формулу Грина получаем

∬ {𝜕

𝜕𝑥[𝛽 (𝑣𝑣𝑥𝑥 −

𝑣𝑥2

2) + 𝛾

𝑣2

2] −

𝜕

𝜕𝑦[−

𝑣2

2] + 𝑁𝑣2} 𝑑𝑥𝑑𝑦

𝐷1𝜀

+

+ ∬ 𝑣2(, 𝑡)𝑑𝑑𝑡

𝐷1𝜀

= 0.

∫ [𝛽 (𝑣𝑣𝑥𝑥 −𝑣𝑥

2

2) + 𝛾

𝑣2

2] 𝑑𝑦 − ∫ [−

𝑣2

2] 𝑑𝑥

Г1𝜀

Г1𝜀

+ 𝑁 ∬ 𝑣2(, 𝑡)𝑑𝑑𝑡

𝐷1𝜀

= 0.

где Г1𝜀 граница области 𝐷1𝜀.

Переходя к пределу при 𝜀 → 0 перепишем последнее в виде

𝑁 ∬ 𝑣2(, 𝑡)𝑑𝑑𝑡

𝐷1

+ ∫ 𝑣2(𝑥, ℎ)𝑑𝑥

𝑟

0

+ ∫ 𝑣2(𝑥, 0)𝑑𝑥

𝑟

0

+ ∫ [𝛽 (𝑣(𝑟, 𝑦)𝑣𝑥𝑥(𝑟, 𝑦) −𝑣𝑥

2(𝑟, 𝑦)

2) + 𝛾

𝑣2(𝑟, 𝑦)

2− 𝛽 (𝑣(0, 𝑦)𝑣𝑥𝑥(0, 𝑦) −

𝑣𝑥2(0, 𝑦)

2)

ℎ

0

− 𝛾𝑣2(0, 𝑦)

2] 𝑑𝑦 = 0

Учитывая однородность условий (2), (13) и (18) получаем следующее равенство в виде

𝑁 ∬ 𝑣2(, 𝑡)𝑑𝑑𝑡

𝐷1

+ ∫ 𝑣2(𝑥, ℎ)𝑑𝑥

𝑟

0

− ∫ 𝑣2(𝑥, 0)𝑑𝑥

𝑟

0

− 𝛽 ∫ 𝑣𝑥2(𝑟, 𝑦)𝑑𝑦

ℎ

0

+

+𝛾 ∫ 𝑣2(𝑟, 𝑦)𝑑𝑦

ℎ

0

= 0. (23)

Докажем с начала, что 𝑢(𝑥, 0) = 𝑣(𝑥, 0) = 𝜏(𝑥), если 𝜏(0) = 𝜏′(0) = 𝜏′′(𝑟) = 0. Общее решение соответствующего дифференциального уравнения (16) имеет вид

𝜏(𝑥) = С1 + С2 exp(−√−) + C3 exp(√−) . (24)

Подставляя однородные граничные условия в общее решение, получим систему алгебраических

уравнений относительно произвольных постоянных С1, С2, С3 в виде

{

С1 + С2 + С3 = 0С2 − С3 = 0

С3𝑠ℎ(𝑟√−) = 0.

(25)

Решая систему (25), находим 𝜏(𝑥) = 𝑣(𝑥, 0) ≡ 0. С учетом этого выражение (23) примет вид

𝑁 ∬ 𝑣2(, 𝑡)𝑑𝑑𝑡

𝐷1

+ ∫ 𝑣2(𝑥, ℎ)𝑑𝑥

𝑟

0

− 𝛽 ∫ 𝑣𝑥2(𝑟, 𝑦)𝑑𝑦

ℎ

0

+ 𝛾 ∫ 𝑣2(𝑟, 𝑦)𝑑𝑦

ℎ

0

= 0. (26)

Число N выбираем так, что бы левая часть уравнения (26) стало больше либо равно нуля. Тогда при

– 𝛽, 𝛾 > 0 следует, что 𝑢(𝑥, 𝑦) = 𝑣(𝑥, 𝑦) ≡ 0. Из этого следует, что исходная задача не может иметь более одного решения в области 𝐷1 и соответ-

ственно в области 𝐷 . Теперь перейдем непосредственно к нахождению решения в области 𝐷1. С помощью замены переменной

ξ =x

√−β3 (27)

уравнение (1) в области 𝐷1 можно свести к более известному уравнению

𝑢𝑦 − 𝑢𝜉𝜉𝜉 = 𝛾1𝑢𝜉 , (28)

рассмотренное в монографии [8].

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 9 (54), 2018 69

Литература

1. Елеев В.А. Краевые задачи для смешан-

ного уравнения гиперболо-параболического типа

третьего порядка // Нелинейные эволюционные

уравнения в прикладной задаче. Киев, 1991. С. 36 –

38

2. Елеев В.А. Об одной задаче с нелокальным

сдвигом для уравнения смешанного типа третьего

порядка // Материалы второго Международного

Российско – Казахского симпозиума «Уравнения

смешанного типа и родственные проблемы анализа

и информатики». Нальчик, 2011. С. 69 – 71.

3. Елеев В. А., Кумыкова С. К. Внутренекра-

евая задача для уравнения смешанного типа треть-

его порядка с кратными характеристиками // Изве-

стия Кабардино-Балкарского научного центра РАН.

2010. №5. С. 5-14.

4. Виноградова М. В., Руденко О. В., Сухору-

ков А. П. Теория волн. М.: Наука, 1990. – 432с.

5. Релей Л. А. Теория звука. М.: ГИТТЛ, 1940.

– 499с.

6. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном

деле. М.: ГИФМЛ, 1959. – 440с.

7. Бицадзе А. В. Уравнения смешанного типа.

М.: АН СССР, 1959. – 164с.

8. Джураев Т. Д. Краевые задачи для уравне-

ний смешанного и смешанно-составного типов.

Ташкент: ФАН, 1979. – 230с.

ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ (ЕСУ)

Ежемесячный научный журнал

№ 9 (54)/ 2018 2 часть

Редакционная коллегия:

д.п.н., профессор Аркулин Т.В. (Москва, РФ)

Члены редакционной коллегии:

Артафонов Вячеслав Борисович, кандидат юридических наук, доцент кафедры экологиче-ского и природоресурсного права (Москва, РФ);

Игнатьева Ирина Евгеньевна, кандидат экономических, преподаватель кафедры менедж-мента (Москва, РФ);

Кажемаев Александр Викторович, кандидат психологических, доцент кафедры финансо-вого права (Саратов, РФ);

Кортун Аркадий Владимирович, доктор педагогических, профессор кафедры теории госу-дарства и права (Нижний Новгород, РФ);

Ровенская Елена Рафаиловна, доктор юридических наук, профессор, заведующий кафед-рой судебных экспертиз, директор Института судебных экспертиз (Москва, Россия);

Селиктарова Ксения Николаевна (Москва, Россия);

Сорновская Наталья Александровна, доктор социологических наук, профессор кафедры социологии и политологии;

Свистун Алексей Александрович, кандидат филологических наук, доцент, советник при ректорате (Москва, Россия);

Тюменев Дмитрий Александрович, кандидат юридических наук (Киев, Украина)

Варкумова Елена Евгеньевна, кандидат филологических, доцент кафедры филологии

(Астана, Казахстан);

Каверин Владимир Владимирович, научный сотрудник архитектурного факультета, доцент (Минск, Белоруссия)

Чукмаев Александр Иванович, доктор юридических наук, профессор кафедры уголовного права (Астана, Казахстан)

Ответственный редактор д.п.н., профессор Каркушин Дмитрий Петрович (Москва, Россия)

Художник: Косыгин В.Т Верстка: Зарубина К.Л.

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций.

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. За достоверность сведений, изложенных в статьях, ответственность несут авторы. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов материалов.

При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в авторской редакции.

Адрес редакции: г.Москва, Лужнецкая набережная 2/4, офис №17, 119270 Россия

E-mail: info@euroasia-science.ru ; www.euroasia-science.ru Учредитель и издатель Евразийский Союз Ученых (ЕСУ)

Тираж 1000 экз.

Отпечатано в типографии г.Москва, Лужнецкая набережная 2/4, офис №17, 119270 Россия