pskgu.ru€¦ · ББК 74.580 М754 Редакционная коллегия: И. Н. Медведева, С. В. Трифонов, В. В. Кабаченко, В. Г

Министерство образования и науки Российской Федерации Псковский государственный университет

МОЛОДЕЖЬ — НАУКЕ. 2014

Материалы молодежных научно-практических конференций Псковского государственного университета по

итогам научно-исследовательской работы в 2013/2014 учебном году

Том VI

Псков 2014

ББК 74.580 М754

Редакционная коллегия:

И. Н. Медведева, С. В. Трифонов, В. В. Кабаченко, В. Г. Соловьев, И. О. Соловьева, Н. И. Кужанова, Д. В. Гринев, С. И. Дмитриев, А. А. Енаев,

В. В. Шевельков, С. И. Тихонов, П. И. Сафронов, О. А. Обратнева, В. А. Моисеев, С. С. Воронков, Б. Н. Мельков, В. В. Ланцев, Т. Н. Бугаева, К. Ю. Прокофьев,

С. М. Вертешев, С. Н. Лехин, Л. В. Мотайленко, В. В. Николаев, О. А. Полетаева, Д. И. Полетаев, А. А. Хватцев, А. Н. Верхозин, А. С. Какурин, И. В. Плохов,

И. Н. Козырев, А. И. Маркевич, С. В. Тращенков, С. Ю. Логинов, А. М. Марков.

Ответственный редактор: И. М. Федотов.

М754 Молодежь — науке. 2014. Материалы молодежных научно-практических конференций Псковского государственного университета по итогам научно-исследовательской работы в 2013/2014 учебном году. Т. 6. – Псков: Издательство «ЛОГОС Плюс», 2014. — 164 с.

ISBN 978-5-93066-086-2 ISBN 978-5-93066-082-4 В шестой том сборника вошли материалы молодежных научно-

практических конференций «Физика. Математика. Информатика. Образование», «Актуальные проблемы техники и технологий», «Аспекты современного строительства», «Актуальные проблемы информатики и вычислительной техники» и «Актуальные проблемы в электротехнике», проходивших в рамках международного студенческого форума «Актуальные проблемы современной науки в исследованиях студентов» в Псковском государственном университете в апреле — мае 2014 г.

ББК 74.580 ISBN 978-5-93066-086-2 ISBN 978-5-93066-082-4

© Коллектив авторов, 2014 © Псковский государственный университет, 2014

© ЛОГОС Плюс, 2014

СОДЕРЖАНИЕ ФИЗИКА. МАТЕМАТИКА. ИНФОРМАТИКА. ОБРАЗОВАНИЕ

А. В. Митруничева Элективный курс «Тригонометрические уравнения» как средство подготовки учащихся к Единому государственному экзамену .............................................. 8

В. В. Иванова Об оценивании в условиях реализации ФГОС основного общего образования 10

А. О. Ковальчук Разработка сайта библиотеки для незрячих ....................................................... 13

А. С. Захаров Моделирование историко-педагогических процессов на основе методологии SADT ....................................................................................................................... 14

Ф. В. Алексеева Использование MS Excel для обучения программированию ........................... 16

Ю. М. Маркова Компетентностно-ориентированная SADT-модель «Обучение в магистратуре» ........................................................................................................ 17

Н. С. Парфенова Разработка системы учета тарификации сотрудников учреждения здравоохранения .................................................................................................... 19

Е. И. Полякова Электронное учебное пособие «Верстка сайта с использованием CSS» ........ 20

И. И. Захаров Создание учебно-справочной системы на основе технологии «Виртуальный собеседник» ............................................................................................................ 21

И. А. Кастеров Создание банка тестов по ИКТ ............................................................................ 22

О. И. Клюева Разработка электронного пособия по языку моделирования UML ................. 24

Д. О. Курчавый Факультативный курс «Подготовка к ЕГЭ по информатике» .......................... 25

А. Ф. Тимофеева Разработка базы данных рабочего учебного плана ВПО .................................. 26

И. В. Карпова Реализация принципа наглядности при обучении решению рациональных неравенств .............................................................................................................. 27

3

Ю. Н. Акимов Метод проектов как средство совершенствования гуманитарной составляющей обучения математике студентов факультета образовательных технологий и дизайна ............................................................................................ 31

К. В. Алексеева О развитии пространственного мышления в условиях сочетания традиционных и дистанционных форм обучения .............................................. 34

Е. А. Горский О методике изучения свойств обратных тригонометрических функций с использованием информационно-коммуникационных технологий ................ 37

Д. А. Жмурова Методика ознакомления учащихся 5–6 классов с элементами теории вероятностей .......................................................................................................... 38

И. В. Лопуха Разработка тестовых заданий по дифференциальному исчислению функций одной действительной переменной ..................................................................... 41

С. А. Портнова Разработка тестовых заданий по теме «Кратные и криволинейные интегралы» ............................................................................................................. 43

АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Е. А. Баранова, А. А. Родионова Управление многоквартирными домами ............................................................ 46

Е. А. Алексеева Анализ исследований износа асфальтобетонных покрытий ............................ 48

Е. И. Козырева Ипотечное жилищное кредитование в Российской Федерации: направление и перспективы развития ........................................................................................... 54

Д. С. Воронков Особенности проектирования дымоудаления зданий ....................................... 56

В. П. Иванова Состояние и перспективы развития закрытых паевых инвестиционных фондов недвижимости в РФ ................................................................................. 61

П. В. Сингирцова Исследование факторов ценообразования и их влияния на рынок жилой недвижимости в городе Пскове ........................................................................... 63

С. В. Пугавьева Универсальный спортивно-оздоровительный комплекс в г. Ярославле на ул. Нагорной, 29 .......................................................................................................... 66

4

А. А. Васильев, М. Б. Семенов Строительство индивидуального жилого дома в г. Пскове с применением стеклопластиковой арматуры в надземных конструкциях ............................... 68

Е. А. Тебенькова Современные наружные инженерные сети в малоэтажном строительстве .... 71

Ю. А. Третьяк Строительство комплекса загородного отдыха в Псковской области ............ 72

И. Г. Хоменок Реконструкция одноквартирного жилого дома .................................................. 73

Д. С. Яковлев Системы врубок и соединений в деревянном домостроительстве .................. 75

Д. И. Яковлева Современные внутренние инженерные сети в малоэтажном строительстве . 76

А. О. Мартынова Творчество Кензо Танге ....................................................................................... 77

К. М. Сергеева Общество Современных Архитекторов (ОСА) .................................................. 79

А. С. Субботин Структурализм ....................................................................................................... 80

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ

А. Н. Андреев Усовершенствование устройства для зачистки в полевых условиях контактных поверхностей труб газонефтепроводов ......................................... 82

В. С. Белокрылов Автомобиль с летными эксплуатационными свойствами ................................ 85

С. Б. Манфановский Конструктивные отличия колес с внутренним подрессориванием и особенности их изготовления .............................................................................. 88

Ю. В. Михайлов Усовершенствование конструкции гидравлического манипулятора для передвижной рельсосварочной машины ............................................................ 92

А. И. Рогозянский Модернизация узлов рельсосверлильного станка ............................................. 96

Р. В. Быков Усовершенствование конструкции турникета модели TTR-04........................ 99

Е. А. Евгеньева Использование хонингования для чистовой обработки зубчатых колес ...... 101

5

В. В. Иванов Микроскопический анализ глобул в шлифовальном шламе .......................... 104

Ю. В. Михайлов Элиу Томсон и его вклад в технологию машиностроения и электротехнику .. 107

А. А. Павлов Физико-химическая модель горения стружки при шлифовании ................... 110

И. А. Патрикеев Компьютерное моделирование работоспособности червячной зуборезной фрезы .................................................................................................................... 113

Д. А. Санин Проектирование голеностопного сустава экзоскелета инвалида ................... 115

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ

Г. М. Богданова Аберрации оптических систем........................................................................... 119

С. Э. Ильин, Д. С. Яковлев Безопорное движение – миф или реальность? ................................................ 121

Д. Ю. Долгорукова Русский физик Б. Б. Голицын и теория теплового излучения ........................ 123

О. В. Федорова, К. И. Федорова Информационная энтропия ................................................................................ 125

Н. А. Павлюк, А. А. Швецов Многоликая энтропия ......................................................................................... 127

В. В. Анишина Рекурсивные запросы в Oracle SQL .................................................................. 129

Т. В. Прокофьева, Л. А. Попова Анализ данных средствами Oracle SQL ............................................................ 131

П. Н. Смирнов Применение «дерева отрезков» при агрегировании данных .......................... 134

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

А. С. Смирнов Разработка устройства контроля температуры на базе МК ATmega ............. 139

И. И. Ибатулин Игровая установка «FAST» ................................................................................ 142

М. С. Усов Индуктивный измерительный преобразователь линейных перемещений .... 146

6

А. А. Глушенков Система планирования ресурсов предприятия ERP ........................................ 149

А. А. Жолудев Надежность информационно-измерительных систем ..................................... 152

А. А. Пеньков Электромагнитная совместимость в информационно-измерительных системах ................................................................................................................ 155

С. В. Тращенков Применение сетей Петри для моделирования аварийных процессов в электроэнергетике ............................................................................................... 158

7

ФИЗИКА. МАТЕМАТИКА. ИНФОРМАТИКА. ОБРАЗОВАНИЕ

А. В. Митруничева, ПсковГУ,

физико-математический факультет, IV курс (научный руководитель – доцент О. И. Мартынюк)

Элективный курс «Тригонометрические уравнения»

как средство подготовки учащихся к Единому государственному экзамену

На сегодняшний день подготовка к Единому государственному экзамену

(ЕГЭ) является важной для каждого выпускника. В 2014 году структура ЕГЭ по математике претерпела изменения. Работа состоит из двух частей и содержит 21 задание, шесть из которых (С1–С6) – с развернутым ответом, включающим полное решение. Одно из таких заданий предполагает решение уравнения с отбором корней на промежутке (С1). Уравнение, как правило, сводящееся к тригонометрическому либо тригонометрическое в чистом виде. Далеко не все выпускники приступают к решению данного задания, а те, кто решает, сталкиваются с определенными трудностями.

Цель исследования – разработать элективный курс, предназначенный для учащихся старших классов и направленный на обобщение и систематизацию знаний по решению тригонометрических уравнений, а также на подготовку к решению заданий С1 ЕГЭ.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: провести анализ методической литературы, связанной с особенностями

изучения тригонометрических уравнений; выделить базовые умения и навыки, необходимые для решения

тригонометрических уравнений; провести анализ заданий по теме «Тригонометрия» в материалах ЕГЭ

2002–2014 гг.; разработать элективный курс и провести его апробацию. Элективный курс предполагает рассмотрение основных видов

тригонометрических уравнений, а также уравнений, которые мало встречаются в школьных учебниках, а именно тригонометрических уравнений, содержащих знак модуля или знак корня. Методы решения тригонометрических уравнений, рассматриваемые на занятиях курса: введение вспомогательного аргумента, универсальная подстановка, разложение на множители. Учащимся предлагаются тригонометрические уравнения, сводящиеся к квадратным, однородные уравнения, а также уравнения, при решении которых используется ограниченность тригонометрических функций.

При проведении данного курса используются различные формы организации занятий, такие как лекции и практические занятия, групповая и

8

индивидИтоги дработ, те

Одматериалоценки в

Пра) Решитб) Найди

Рас

Комментуже естьбалл.

Прпроизвод

Даучащихсзнаний п

1. Кхорошис«Первое http://ww

2. Д[электро

3. Бресурс]:

уальная ранного кестов. дним из лов ЕГЭ, выполненримером тте уравнените все ко

ссмотрим

тарий: В ь. Что кас

ри разбордить и обоанный элеся старшипо теме «Т

Корянов Астов и отсентябр

ww.twirpxДемонстрнный ресБанк задрежим до

работа. Закурса под

аспектова также ных задантакого задние 15cos

орни этого м решение

п. а) решается п. б

ре данногосновываективныйих классоТригоном

А. Г., Пртличниковя», 2012.com/file/рационнысурс]: режданий по оступа: ht

анятия прдводятся

в данногоразбор рний. дания можs x = 3cos x

о уравнен

е ученика

шение вернб), ответ в

го заданиать отбор й курс моов к ЕГЭметрическ

Лрокофьевв»: лекци. – 104 964852/.ые варианжим досту

подготоttp://mathe

роводятсяв форме

о курса решений

жет быть · 5sin x ния, прина а:

но и обосверен, но

ия обращкорней. ожет бытЭ, так и кие уравне

ЛитературА. А. Мии 1–2. –с.: [элек

нты ЕГЭупа: http://овке к Еege.ru.

я во II пое практич

является учащихся

задача (Е

адлежащи

сновано, о не обосн

щается вн

ть испольдля обобения».

ра Материалы

– М.: Пектронный

Э по мат/www.fipiЕГЭ по м

олугодии,ческих и

решеня и обсуж

ЕГЭ 2013)

ие промеж

ответ вернован. Ит

нимание н

ьзован кабщения и

ы курса едагогичесресурс]:

тематике i.ru/view/sматемати

, 2 часа всамостоя

ние уравнждение к

).

жутку [5π

ен. Так чттого за зад

на то, ка

ак для пои систем

«Готовимский уни: режим

с 2002–2sections/9ке: [элек

в неделю.ятельных

нений изкритериев

π; 13π] 2

то 1 баллдание – 1

ак нужно

одготовкиматизации

м к ЕГЭиверситетдоступа:

2014 гг.:92/docs/. ктронный

х

з в

л

о

и и

Э т

й

9

4. Федеральный институт педагогических измерений. Демоверсии, спецификации, кодификаторы 2014: [электронный ресурс]: режим доступа: http://www.fipi.ru/view/sections/228/docs/660.html.

В. В. Иванова, ПсковГУ, физико-математический факультет, магистрант 1-го курса

(научный руководитель – доцент И. О. Соловьева) Об оценивании в условиях реализации ФГОС основного

общего образования

За последние годы в системе школьного образования нашей страны произошли заметные изменения. Созданы новые типы учебных заведений, осуществлен отход от традиционного единообразия в содержании образования. Введены федеральные государственные образовательные стандарты, подразумевающие смену базовой парадигмы образования со знаниевой на системно-деятельностную. Большое внимание в настоящее время обращается на подготовку подрастающего поколения к жизни и деятельности в новых социально-экономических условиях развития общества, на духовно-нравственное развитие молодежи. Стали уделять внимание этническим, культурологическим проблемам образования, качественной стороне учебно-воспитательного процесса. Важную роль в реализации новых подходов в образовании играет совершенствование системы оценивания.

Оценивание проводится учителем и предполагает систематическую проверку, а также оценку письменных работ и устных ответов ученика. 99% российских учителей, участвовавших в международном сравнительном исследовании PIRLS 2006, считают основной целью оценивания в классе собственно выставление отметок и информирование родителей об успехах ученика. Значительно реже данная информация используется учителем для корректировки преподавания или определения индивидуальных потребностей учеников, организации учебных групп и дифференциации учебных задач [4, с. 11].

Оценивание – это основное средство измерения достижений и диагностики проблем обучения, осуществления обратной связи, оповещения участников образовательного процесса (учащихся, учителей, родителей и государства) о состоянии, проблемах и достижениях образования.

Система оценивания выступает не только как средство обучения, регулятор образовательного процесса, но и как:

самостоятельный и самоценный элемент содержания; средство повышения эффективности преподавания и учения; фактор, обеспечивающий единство вариативной системы образования;

10

регулятор программы обучения [3, с. 39–40]. Проблема в традиционной системе оценивания заключается в том, что

учитель имеет достаточно ограниченный набор инструментов оценивания: тесты, контрольные, самостоятельные, проверочные работы и т. п. И если раньше учитель ориентировался только на результат сформированности предметных знаний, умений и навыков, выраженный в отметках-баллах, то сегодня, при переходе на новые стандарты образования, его должен интересовать процесс формирования личности в учебной деятельности.

Важно отметить, что в ФГОС основного общего образования сформулированы три вида результатов освоения учащимися основной образовательной программы:

личностные (готовность и способность обучающихся к саморазвитию и личностному самоопределению; сформированность их мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности; системы значимых социальных и межличностных отношений, ценностно-смысловых установок, отражающих личностные и гражданские позиции в деятельности, социальные компетенции, правосознание, способность ставить цели и строить жизненные планы, способность к осознанию российской идентичности в поликультурном социуме);

метапредметные (освоенные обучающимися межпредметные понятия и универсальные учебные действия (регулятивные, познавательные, коммуникативные), способность их использования в учебной, познавательной и социальной практике, самостоятельность планирования и осуществления учебной деятельности и организации учебного сотрудничества с педагогами и сверстниками, построение индивидуальной образовательной траектории);

предметные (освоенные обучающимися в ходе изучения учебного предмета умения, специфические для данной предметной области, виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета, его преобразованию и применению в учебных, учебно-проектных и социально-проектных ситуациях; формирование научного типа мышления, научных представлений о ключевых теориях, типах и видах отношений, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами) [3, С. 4–5].

Введение ФГОС основного общего образования требует переосмысления педагогической деятельности вообще и оценочной практики в частности. Поэтому учитель современной школы поставлен перед необходимостью научиться оценивать не только конечный результат, но и способы деятельности учащегося.

Оценивание в рамках ФГОС предполагает, что: 1) процедуры оценки должны быть ориентированы на более широкие

образовательные результаты, нежели знания в рамках учебных дисциплин; 2) в основе оценивания результатов образования должна лежать не

изначально заданная норма, а положительная динамика изменений достижений обучающегося;

11

3) анализ результатов оценки учебных и внеучебных достижений должен проводиться с учетом факторов, оказывающих влияние на эти результаты;

4) эффективная система оценки должна строиться на сочетании разнообразных методов оценки (стандартизированное тестирование – всего лишь один из используемых подходов для определения образовательных результатов);

5) комбинация внутренней и внешней оценки деятельности школы – базовый подход для оценки ее деятельности;

6) расширение спектра оценочных процедур [3, С. 28–29]. Также новая оценочная политика должна быть согласована на уровне

личности обучающегося. Ученику должно быть понятно, что и каким образом будет оцениваться. Более того, ученик должен выступать как полноправный субъект оценочной деятельности, что обеспечит формирование его самооценки как универсального учебного действия. Таким образом, мы приходим к однозначному выводу, что если в традиционном обучении учитель является контролером учебного процесса, то в условиях ФГОС учитель сегодня – это проводник ученика в мир возможностей. Еще Ф. Дистервег говорил, что «Плохой учитель преподносит истину, хороший – учит ее находить». Поэтому, если раньше школа ориентировалась преимущественно на передачу готовых знаний, умений и навыков, то задачей современной школы является формирование человека, совершенствующего самого себя, способного самостоятельно принимать решения, отвечать за эти решения, находить пути их реализации, т.е. творческого в широком смысле этого слова.

Литература

1. Гам В. И., Бузина Е. В. О некоторых проблемах оценивания результатов учебной деятельности школьников в условиях реализации ФГОС // Современные проблемы науки и образования : электронный журнал. 2012. № 4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: www.science-education.ru/104-6640.

2. Профессиональная деятельность преподавателя в период перехода на ФГОС основного образования. Теория и технология / Е. Ю. Ривкин. Волгоград : Преподаватель, 2013.

3. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [Электронный ресурс] URL: http://www.standart.edu.ru/attachment.aspx?id=370.

4. Центр оценки качества образования [Электронный ресурс] URL:http://www.centeroko.ru/pirls06/pirls06_pub.htm

5. Якушина Е. В. Подготовка к уроку в соответствии с ФГОС // Справочник заместителя директора школы. 2012. № 10.

12

А. О. Ковальчук, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент В. В. Кабаченко)

Разработка сайта библиотеки для незрячих Цель работы – разработка сайта, предназначенного в первую очередь для

незрячих и слабовидящих пользователей. Эта категория посетителей может использовать для доступа к сайту как обычные веб-браузеры, так и программы экранного доступа (screen reader). [4]

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: изучить стандарты WCAG и ГОСТа, регламентирующие основные

характеристики сайта; выбрать систему управления контентом (CMS) в качестве

инструментария для разработки; разработать шаблон для сайта, учитывающий требования к сайтам

библиотек и специфику доступа к сайту различных категорий пользователей. На сайте располагаются следующие разделы: «О библиотеке» (представлена основная информация о библиотеке и ее

услугах); «Ресурсы» (информация об ассортименте библиотеки); «Издания библиотеки»; «Новости»; «Мероприятия» (обзор мероприятий, фотографии); «Контакты»; «В помощь профессионалам». Для разработки сайта была выбрана CMS Joomla. Это одна из наиболее

мощных систем управления содержимым с открытым кодом. Она проста в управлении и надежна.

Для учета категорий посетителей с нарушениями зрения разработан специфический шаблон сайта, особенностями которого являются: возможность перейти на версию для незрячих (версия сайта без картинок, фото, видео и т.д.); понятная и однообразная структура сайта.

Результатом работы является действующий сайт Псковской областной библиотеки для незрячих и слабовидящих


1. Стандарты управления содержимым: [Электронный ресурс]. URL: http://webew.ru/cms/standards/ (Дата обращения: 18.05.2013).

2. ГОСТ Р 52872-2007 «Интернет-ресурсы. Требования доступности для инвалидов по зрению».

3. Как сделать шаблон с нуля для Joomla 2.5 и 3.0: [Электронный ресурс]. URL: http://likbez-net.ru/razrabotka-shablona-sajta-dlya-joomla-30.html (Дата обращения: 27.05.2013).

13

4. Как сделать веб-сайт дружественным к людям с ограничениями по зрению: [Электронный ресурс]. URL: http://www.ifap.ru/library/book442.pdf (Дата обращения: 28.05.2013).

5. W3 Web Content Accessibility Guidelines (WCAG) 2.0 (Руководство по доступности веб-контента).

6. Елфимова Г. С. Незрячие в Интернете [Текст] / Г. С. Елфимова – М.: ГПНТБ России, 2011.

7. Колисниченко Д. Н. Движок для вашего сайта. CMS Joomla!, Slaed, PHP-Nuke [Текст] / Д. Н. Колисниченко.– М.: НТ Пресс, 2008.

8. Гончаров А. Н. Самоучитель HTML [Текст] / А. Н. Гончаров.– СПб.: Питер, 2002.

9. Колисниченко Д. Н. Joomla! [Текст]: Руководство пользователя / Д. Н. Колисниченко.– М.: Диалектика, 2009.

А. С. Захаров, ПсковГУ, физико-математический факультет, магистрант 2-го курса

(научный руководитель – доцент А. Ю. Горшенин)

Моделирование историко-педагогических процессов на основе методологии SADT

В современном мире отмечается растущая тенденция к переходу

педагогики в новое качество – от описательности к моделированию. В таких условиях педагогика испытывает потребность в объединении всех знаний о человеке (от истории до современности) и его специальном развитии.

При изучении историко-педагогических процессов в практических и лабораторных работах трудно найти формализацию, дающую возможность выполнить работы на проектном и творческом уровне, что важно для обучения в магистратуре.

Для изучения таких дисциплин необходимо использовать продуктивный метод, построение историко-педагогических моделей. Для решения задач моделирования сложных систем, к которым относятся историко-педагогические процессы, существуют хорошо обкатанные методологии и стандарты. К таким стандартам относятся стандарты семейства IDEF методологии структурного анализа и проектирования (SADT) [2].

Любое моделирование предполагает использование абстрагирования и идеализации (особенно это относится к моделированию сложных систем, поведение которых зависит от большого числа взаимосвязанных факторов различной природы), поэтому важно правильно выбрать подход к моделированию. Обобщенный подход к моделированию в современных условиях связан с развитием системных исследований и их объединением с

14

методологией моделей, в результате которого сформировалась особая сфера модельного познания – системный подход моделирования [4].

Для формализации задачи исследования нужно получить ответ на ряд основополагающих вопросов. Какие входы и выходы имеет система? Что есть непосредственно система, а что есть среда? Какие управления, ресурсы и механизмы заставляют функционировать эту систему? Необходимо определить общие, характерные для любой существующей педагогической системы, и частные категории, характеризующие только конкретную систему [3].

В качестве исходного множества категорий педагогической системы можно выделить следующие: входы и выходы системы – обучающиеся; подсистемы и их функциональные связи, реализующие требования; контролирующие документы; учебная база; учебные ресурсы; педагоги; управляющие образовательным учреждением; запросы и требования общества.

Каждая из этих составляющих должна найти свое место или в самой системе, или как воздействие среды.

На примере педагогических систем древней Индии, древнего Китая, греко-славянской академии, первобытного строя, Смольного института, Афин были построены модели для каждой из систем.

1. Вначале мы рассмотрели систему в целом, определяя входящие данные, контролирующие аспекты, механизмы и выходные данные.

2. Далее рассмотрели процесс более детально, определили, из чего он состоит, определили связи между элементами системы, входные и выходные данные, управляющие элементы, механизмы.

3. Далее аналогично рассмотрели каждый отдельно взятый элемент системы и произвели действия, описанные в пункте 2.

К каждому отдельному блоку были даны комментарии, содержащие определения и описания.

Для каждой педагогической системы были проделаны аналогичные действия.

Рассматривая эти модели, можно легко понять, что они являются чистой и прозрачной структурой, тем самым мы получаем среду, где можно проводить лабораторные работы и практические занятия.

Подобная система позволит проводить лабораторные и практические занятия, используя международные стандарты проектирования и структурного анализа, расширяя, углубляя, четко и прозрачно показывая описанные модели. Занятия, проведенные на основе предлагаемой системы, должны дать намного более широкое представление и понятие об историко-педагогических процессах на продуктивном и проектном уровнях обучения.

Статья по этой теме участвовала в международной заочной научно-практической конференции «Актуальные вопросы образования и науки» (Россия, Тамбов, 30 декабря 2013 г.) и опубликована в сборнике трудов по данной конференции; также еще одна статья участвовала в конкурсе научных работ молодых ученых в области образования научно-образовательного журнала «Вопросы образования». Статья по этой теме передана на публикацию в журнал «Вестник ПсковГУ». Работа «Технология моделирования историко-

15

педагогических процессов на основе методологии SADT» прошла модерацию и допущена к участию в конкурсе ИТ-Прорыв в номинации «ИТ в образовании». Также было разработано электронное учебно-методическое пособие для проведения лабораторных и практических работ, которое на данном этапе проходит регистрацию в ОФЕРНиО.


1. Горшенин А. Ю. Аспекты инновационной деятельности магистратуры. Научный журнал «Право и образование».– М., 2013, № 4, С. 89–95.

2. Горшенин А. Ю., Ефанов В. В. Формализация планирования научных исследований на базе стандартов IDEF. Журнал «Совет ректоров».– М., 2008, № 5, С. 95–100.

3. Горшенин А. Ю. Инновационно-ориентированная образовательная среда: моделирование, структурный анализ и проектирование. Монография. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&Co.KG. 2011. 222 с.

4. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 2009. – 343 с.

5. Горшенин А. Ю. Возможности формализации моделей образовательных систем с помощью методологии SADT // Математика и математическое моделирование. Труды научно-практической конференции: 13–14 октября 2011 года – Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева. Саранск, 2011. 371 с. С. 63–67.

Ф. В. Алексеева, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс


Использование MS Excel для обучения программированию Цель работы: изучить особенности программирования на языке VBA в

среде MS Excel. Разработать курс практических заданий для освоения языка VBA в среде MS Excel.

Задачи: дать учащимся первоначальные сведения об истории возникновения и

развития языка программирования VBA; выявить актуальность данного курса; разработать лекционные занятия и комплекс практических заданий. Содержание работы: 1. Введение, в котором рассмотрены цель, задачи и актуальность данной

работы. 2. Теоретический материал, в котором рассмотрены основные операторы

языка VBA, особенности его использования в среде MS Excel.

16

3. Промежуточный контроль, который содержит лабораторные работы, предназначенные для самостоятельной работы студентов по отдельным аспектам применения VBA.

4. Итоговый контроль, проводящийся для подведения итогов по изучению данного курса.

Результаты проделанной работы. Разработано 11 практических работ по применению VBA в среде

MS Excel. Практические работы созданы с использованием интегрированной системы дистанционного обучения Moodlе.

Апробация разработанного курса проведена на третьем курсе физико-математического факультета ПсковГУ направления «Математика и компьютерные науки».


1. О. А. Житкова, Т. И. Панфилова «VBA в приложении к Excel, Word и Power Point», Москва, 2006.

2. Дж. Уокенбах. Профессиональное программирование на VBA в Excel 2003. : пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2005.

3. А. Васильев, А. Андреев. VBA в Office 2000. Учебный курс. С.-Пб.: «Питер», 2001.

4. Биллиг В. А. Средства разработки VBA-программиста. Офисное программирование. Том 1. М.: Издательство–торговый дом «Русская Редакция», 2001.

Ю. М. Маркова, ПсковГУ, физико-математический факультет, магистрант 2-го курса

(научный руководитель – доцент А. Ю. Горшенин)

Компетентностно-ориентированная SADT-модель «Обучение в магистратуре»

Одним из основных условий перехода на двухуровневую систему

обучения является использование компетентностного подхода. Формирование национальной инновационной системы и ее

инфраструктуры, становление и развитие инновационной экономики обусловливают все большую потребность науки, образования, промышленности, бизнеса в специалистах, способных к инновационной деятельности, представляющей собой совокупность научных, технологических, организационных, финансовых и коммерческих мероприятий, направленных на получение технологически новых или улучшенных продуктов или процессов.

17

В связи с этим актуальной задачей является разработка моделей и технологий подготовки специалистов инновационного типа в системе многоуровневого профессионального образования.

В настоящее время общепризнанным является подход к построению моделей подготовки в вузе на основе моделей специалистов соответствующих профилей. В связи с распространением компетентностного подхода к проектированию образовательных стандартов должен измениться и подход к моделированию процесса подготовки специалистов: модель подготовки бакалавра, дипломированного специалиста и магистра техники и технологии должна основываться на описании того, каким набором профессиональных и социально-личностных компетенций должен обладать выпускник вуза [1, 2].

Формализовать модели образовательных систем возможно с помощью методологии SADT, которая позволяет получить функциональные модели.

Для построения такой модели необходимо определить, какие входы и выходы имеет данная система, какие ресурсы и механизмы будут заставлять функционировать эту систему. Необходимо также определить общие и частные категории, характеризующие данную систему [4].

В качестве исходного множества категорий данной системы можно выделить: входы и выходы системы – обучающиеся; подсистемы и их функциональные связи, реализующие требования; документы; учебная и лабораторная база; учебные ресурсы; преподавательский состав. Каждая из этих составляющих должна найти свое место или в самой системе, или как воздействие среды.

На ФГОС обучения в магистратуре была построена компетентностно-ориентированная SADT-модель.

1. Вначале мы рассмотрели систему в целом, определяя входящие данные, контролирующие аспекты, механизмы и выходные данные.

2. Далее рассмотрели процесс более детально, определили, из чего он состоит, определили связи между элементами системы, входные и выходные данные, управляющие элементы, механизмы.

3. Затем была проведена декомпозиция отдельно взятых элементов системы и в качестве выходов были использованы компетенции. В каждом блоке были даны комментарии, содержащие определения и описания.

Предлагаемая модель позволяет создать унифицированный передаточный формат для анализа, рецензий, согласования и заключения экспертов на стадиях работы над новыми ГОС [3], при проведении лицензирования и аттестования специальностей высшего образования, а также получить развернутое представление о компетенциях, полученных на выходе по окончании процесса обучения. Статья по этой теме передана на публикацию в журнал «Вестник ПсковГУ». Также было разработано электронное учебно-методическое пособие для проведения лабораторных и практических работ, которое на данном этапе проходит регистрацию в ОФЭРНиО.

18

Литература 1. Горшенин А. Ю. Возможности формализации моделей

образовательных систем с помощью методологии SADT // Математика и математическое моделирование. Труды научно-практической конференции: 13–14 октября 2011 года – Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева. Саранск, 2011. 371 с. С. 63–67.

2. Горшенин А. Ю. Варианты решения задач программно-целевого метода концепции модернизации высшего профессионального образования // Журнал «Совет ректоров». М., 2008, № 9. С. 70–80.

3. Горшенин А. Ю. Стоимостный анализ педагогических условий системы подготовки специалистов для получения дополнительной квалификации (на примере web-дизайнер) // Журнал «Дополнительное профессиональное образование». М., 2007, № 4 (40). С. 13–25.

4. Байденко В. И. Компетентностный подход к проектированию Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (методологические и методические вопросы): метод. пособие / В. И. Байденко. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2005. – 114 с.

Н. С. Парфенова, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс

(научный руководитель — доцент В. В. Кабаченко)

Разработка системы учета тарификации сотрудников учреждения здравоохранения

Цель работы: теоретическое и практическое изучение вопросов

организации учета тарификации сотрудников учреждения здравоохранения. В соответствии с целью сформулированы задачи работы: ознакомиться с ПП «1С: Предприятие 8.2» и конфигурацией «Зарплата

и кадры бюджетного учреждения»; изучить теоретические вопросы по темам: документы, регистры

накопления, отчеты в 1С 8.2; описать и проанализировать структуру полей в штатном расписании,

созданном в Microsoft Excel. В процессе выполнения работы были изучены основные теоретические

понятия, касающиеся ПП «1С: Предприятие 8.2», был проведен структурный анализ документа «Штатное расписание», созданного в Microsoft Excel, и реализовано данное штатное расписание в «1С: Предприятие 8.2».

Разработанное штатное расписание содержит следующие реквизиты: подразделение;

19

должность; количество штатных единиц; период действия штатного расписания; тарифная ставка; надбавки. На основе разработанной структуры было создано штатное расписание

ГБУЗ «Псковская районная больница», которое используется в настоящее время администрацией данного учреждения в повседневной работе.


1. Радченко М. Г., Хрусталева Е. Ю. 1С: Предприятие 8.2. Практическое пособие разработчика. – Москва, 2009.

2. Основы 1С [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://manual1c.ru/ (Дата обращения: 10.12.2013).

3. Грянина Е. А., Харитонов С. А. Секреты профессиональной работы с «1С: Бухгалтерией 8». Кадровый учет и Зарплата. – М.: 1С-Паблишинг, 2012. – 419 с.

Е. И. Полякова, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс


Электронное учебное пособие «Верстка сайта с использованием CSS»

Цель работы: изучить особенности и специфику основных направлений

применения CSS – стилей при создании и редактировании веб-страниц. Разработать курс практических заданий по изучению возможностей CSS.

Задачи работы: дать учащимся первоначальные сведения об истории возникновения и

развития каскадных таблиц стилей; предоставить учащимся теоретические основы, необходимые для

создания и редактирования веб-страниц; наглядно продемонстрировать практические примеры использования

каскадных таблиц при создании и редактировании веб-страниц; развить у учащихся творческие способности, необходимые при

создании веб-страниц; создать курс практических работ по использованию CSS. Содержание работы: 1. Введение – рассмотрена история создания каскадных таблиц стилей, а

также общие сведения о возможностях использования CSS.

20

2. Теория – представлены необходимые теоретические аспекты использования CSS, рассмотрены свойства каскадных таблиц стилей, их предназначение и область применения.

3. Практические задания – примеры создания и редактирования веб-страниц при помощи CSS.

4. Промежуточный контроль – лабораторные работы, предназначенные для самостоятельного выполнения учащимися, по отдельным аспектам применения CSS.

5. Итоговый контроль – контрольное задание по всем полученным теоретическим и практическим знаниям и умениям.

Результат проделанной работы: 12 практических работ с разработанными рабочими материалами, каждая

практическая работа представляет собой разработку веб-страницы. Практические работы созданы с использованием интегрированной

системы дистанционного обучения Moodlе. Апробация разработанного курса проведена на третьем курсе физико-

математического факультета ПсковГУ направления «Прикладная информатика».


1. Дэвид Макфарланд. Большая книга CSS. 2-е издание. СПб.: Питер, 2012.

2. Кристофер Шмитт. CSS. Рецепты программирования – CSS. СПб.: БХВ-Петербург, 2007.

3. CSS – Блочная модель [Электронный ресурс]. CSS – еще один шаг к веб-мастерству. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://ruled.ru.

И. И. Захаров, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс

(научный руководитель – старший преподаватель О. Н. Хмылко)

Создание учебно-справочной системы на основе технологии «Виртуальный собеседник»

Идея создания искусственного разума, подобного человеческому, на

протяжении многих лет занимает исследователей. Одним из направлений в решении данной проблемы является разработка программ, способных осуществлять естественную коммуникацию с человеком.

Программы искусственного интеллекта – так называемые «Виртуальные собеседники» (англ. chatterbot) – представляют собой компьютерную программу, которая создана для имитации речевого поведения человека при общении с одним или несколькими пользователями. Алгоритмы

21

принятия решений основаны на элементарной логике и в зависимости от возможностей системы искусственного интеллекта могут решать задачи разного уровня сложности. Моделирование разумного поведения системой ИИ проявляется в принятии логических решений на базе готовых способов их решения. Структура системы ИИ включает в себя три основных блока – информационную базу, блок принятия решений и интерфейс, позволяющий вести общение в удобной для пользователя форме.

Идея выбора программы искусственного интеллекта в качестве платформы для создания учебно-справочной системы не случайна. Такие программы моделирует речевое поведение человека, тем самым заинтересованность в получении информации возрастает.

Цель работы: создание учебно-справочной системы на основе технологии «Виртуальный собеседник».

Для достижения цели исследования были поставлены и решены следующие задачи:

1) изучен принцип работы программы; 2) проведен отбор тем по информатике для создания базы фраз; 3) создана база по выбранной теме; 4) обучена и протестирована программа. В результате работы над проектом была создана программа, способная

поддерживать диалог со студентом и отвечать на заданные вопросы по информатике. При создании базы используются не только образовательные определения, но и разговорные фразы, моделирующие разговорный стиль студента, что должно повысить интерес к обучению.


1. Баранова Е. О. Эволюция виртуальных собеседников // Chip. 2012, № 7. С. 3235.

2. Попов Э. В. Общение с ЭВМ на естественном языке. – М.: Наука, 2004. 3. Инга Кесс. Программы-собеседники: искусственный интеллект и его

эмуляция [Электронный ресурс] – URL: http://netnotes.narod.ru/notes/t6.html

И. А. Кастеров, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент В. Н. Мельник)

Создание банка тестов по ИКТ

Любая педагогическая технология – это информационная технология, так как основу технологического процесса обучения составляют получение и преобразование информации. Более удачным термином для технологий

22

обучения, использующих компьютер, является компьютерная технология. В настоящее время наблюдается все большее увеличение влияния информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) на человеческую деятельность. Успешное усвоение ИКТ не в последнюю очередь обусловлено наличием средств, позволяющих сделать более технологичной важнейшую составляющую процесса обучения, связанную с оценкой уровня освоения учащимися изучаемого учебного материала. Речь идет об использовании компьютерного тестирования в качестве средства измерения уровня подготовки учащихся.

Компьютерное тестирование – это средство, которое разрешает с минимальными затратами времени объективно проверить знание большого количества тестируемых. Существует множество программных средств для создания тестовых заданий.

В своей работе я использую систему дистанционного обучения Moodle. Почему именно Moodle? В системе Moodle имеется подсистема, позволяющая формировать банки тестовых заданий всех основных форм – «в закрытой форме», «вычисляемые», «короткий ответ», «числовые», «на соответствие», «вложенные ответы», и строить из них тесты, предназначенные для самоконтроля и тренинга, тематические тесты, тесты для текущей и итоговой оценок уровня обучаемых и др. Кроме того, система Moodle является бесплатным программным обеспечением с открытым исходным кодом.

Цель работы: создание измерительных материалов для проверки уровня сформированных профессиональных компетенций в области ИКТ.

В ходе работы над темой были реализованы следующие задачи: изучена учебная, методическая и научная литература по ИКТ и по

тестологии; изучена система дистанционного обучения Moodle; отобраны профессиональные компетенции в области ИКТ по

направлению прикладной информатики; создан банк тестов по ИКТ в системе дистанционного обучения

Moodle. Разработанный банк тестов позволяет проверить уровень

профессиональных компетенций. Кроме того, при использовании разработанного банка тестов появляется возможность реального применения для оценки качества используемых контрольно-измерительных материалов формализованных подходов, основанных на методологии теории педагогических измерений. Становятся возможными накопление и статистическая обработка результатов испытаний и получение количественных характеристик, позволяющих оценивать качество тестовых контрольно-измерительных материалов с их последующей модификацией.


1. Анисимов А. М. Работа в системе дистанционного обучения Moodle // Учебное пособие. Харьков, ХНАГХ , 2009. 292 с.

23

2. Андреев А. В., Андреева С. В. Практика электронного обучения с использованием Moodle // Учебное пособие. Таганрог, ТТИ ЮФУ, 2008. 146 с.

3. Гильмутдинов А. Х., Ибрагимов Р. А. Электронное образование на платформе Moodle //Учебное пособие. Казань, КГУ, 2008. 169 с.

4. Рафф С. Е. Тесты в учебном процессе // Школьные технологии. № 1. 2001. 122 с.

О. И. Клюева, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс


Разработка электронного пособия по языку моделирования UML

Унифицированный язык моделирования UML (англ. Unified Modeling Language) представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Он одновременно является простым и мощным средством моделирования, может быть эффективно использован для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных систем самого различного целевого назначения.

Цель работы: создание электронного пособия в среде Moodle, позволяющего самостоятельно изучить унифицированный язык моделирования UML, проверить изученный материал с помощью тестовых заданий, получить практические навыки в ходе выполнения лабораторных работ.

Электронное учебное пособие – компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное для предъявления новой информации, дополняющей печатные издания, служащее для индивидуального обучения и позволяющее в ограниченной мере тестировать полученные знания и умения обучаемого.

Актуальность разработки электронного пособия обусловлена постоянным увеличением объема информации при ограниченности учебного времени. Разработка и внедрение технологий, базирующихся на использовании вычислительной техники с применением активных методов обучения, позволяют создавать высокоэффективные системы дистанционного образования.

В ходе работы над темой были реализованы следующие задачи: проведен анализ выбора средств и технологий разработки электронного

пособия; разработан и структурирован контент электронного пособия; разработаны тестовые материалы; проведены отладка и тестирование электронного пособия.

24

Разработанное электронное пособие дает больше возможностей обучаемому для самостоятельной работы, позволяет выбирать глубину изучения темы. Такие возможности как использование гипертекста и мультимедиа учебного материала были реализованы в подготовленном фрагменте электронного пособия. Текст был снабжен наглядным и справочным материалом благодаря технологии гиперссылок.

Подготовленное электронное учебное пособие обладает следующими преимуществами: облегчает понимание изучаемого материала за счет иных, нежели в печатной учебной литературе, способов подачи материала: индуктивный подход, воздействие на зрительную и эмоциональную память и т.п.; допускает адаптацию в соответствии с потребностями учащегося, уровнем его подготовки, интеллектуальными возможностями и амбициями.


1. Вымятин В. М. Информационно-технологическое обеспечение ДО // Открытое и дистанционное образование. 2000. № 1. – С. 18–28.

2. Григорьев С. Г., Краснова Г. А., Роберт И. В. и др. Разработка концепции образовательных электронных изданий и ресурсов // Открытое и дистанционное образование. Томск, 2002. № 3 (7). – С. 31–33.

3. Система дистанционного обучения: [Электронный ресурс] URL: http://de.ifmo.ru/ (Дата обращения: 19.11.2013).

Д. О. Курчавый, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс


Факультативный курс «Подготовка к ЕГЭ по информатике»

Сегодня не вызывает сомнения тот факт, что эффективность обучения в современных условиях во многом определяется уровнем внедрения инновационных технологий в сфере образовательной деятельности. Дистанционное обучение с использованием современных интернет-технологий – новое явление в педагогике. Для учащихся, желающих систематизировать и углубить свои знания по информатике, подготовиться к успешной сдаче ЕГЭ, необходимы дополнительные занятия, которые могут быть реализованы, например, в виде дистанционного факультативного курса.

В результате выполнения работы были реализованы следующие задачи: рассмотрены теоретические основы информатики; рассмотрены аспекты создания факультативных курсов; рассмотрены основы тестологии; разобраны тестовые задания ЕГЭ по информатике предыдущих лет;

25

разработан и реализован в среде Moodle дистанционный факультативный курс «Подготовка к ЕГЭ по информатике».

В разработанный факультативный курс внесены и подробно разобранные задания ЕГЭ по информатике. Также созданы 2 теста (база заданий состоит из более 250 вопросов). Один из них является тренировочным, в ходе прохождения которого учащийся может в случае незнания ответа на вопрос увидеть правильный ответ, а второй тест – контрольный.

Данный курс прошел апробацию в МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 1 им. Л. М. Поземского» г. Пскова, в 11 классе. После изучения теоретического материала учащимся было предложено пройти тренировочный и контрольный тесты. После анализа результатов были выявлены тестовые задания, в которых учащиеся допустили наибольшее количество ошибок. В последующем были проведены аудиторные занятия с подробным разбором данных заданий.


1. Ушаков Д. М., Якушкин П. А. Информатика. Самое полное издание типовых вариантов заданий ЕГЭ 2014. — М.: Астрель, 2014.

2. Крылов С. С., Ушаков Д. М. ЕГЭ 2014. Информатика. Тематические тестовые задания. — М.: Экзамен, 2014.

3. Лещинер В. Р. ЕГЭ 2014. Информатика. Типовые тестовые задания. — М.: Экзамен, 2013.

4. Лещинер В. Р. ЕГЭ 2014. Информатика. Тренировочные экзаменационные задания. — М.: ЭКСМО, 2013.

5. Информатика и ИКТ. 10 класс. Базовый уровень. Угринович Н. Д. 5-е изд. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.

6. http://kpolyakov.narod.ru/ 7. Преподавание, наука и жизнь: сайт Константина Полякова

[Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://kpolyakov.narod..ru

А. Ф. Тимофеева, ПсковГУ, физико-математический факультет, IV курс


Разработка базы данных рабочего учебного плана ВПО

Цель работы: разработать структуру базы данных «Рабочий учебный план высшего профессионального образования (ВПО)».

Для достижения данной цели нами были поставлены следующие задачи: - изучить структуру учебного плана ВПО;

26

- разработать базу данных «Рабочий учебный план» в MS Access на основе базового учебного плана подготовки бакалавра по направлению 230700.62 «Прикладная информатика».

В ходе прохождения практики в деканате физико-математического факультета были изучены учебные планы подготовки бакалавров.

На основе собранного материала разработана структура базы данных для рабочего плана ВПО, включающая следующие реквизиты:

- блоки дисциплин; - виды контроля; - годы обучения; - дисциплины; - кафедры; - компетенции; - компетенции дисциплины; - преподаватели; - технологические карты; - часы дисциплин; - читаемые дисциплины; - экзаменационные ведомости. Был создан пользовательский интерфейс, позволивший заполнить базу

данными реального учебного плана. Разработанная база данных позволяет структурировать данные учебного

плана ВПО и связанных с ним материалов в единое целое.

Литература 1. Учебные планы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:

http://www.mmis.ru/. 2. ФГОС высшего профессионального образования. [Электронный ресурс].

Режим доступа: URL: http://www.edu.ru/. 3. Карпова Т. С. Базы данных: модели, разработка, реализация. [Текст] /

Карпова Т. С. М.: Эксмо. 2001. – 423 с.

И. В. Карпова, ПсковГУ, физико-математический факультет, магистрант 2-го курса

(научный руководитель – доцент И. О. Соловьева)

Реализация принципа наглядности при обучении решению рациональных неравенств

Введение в образовательное пространство Единого государственного

экзамена (ЕГЭ) имеет ряд положительных моментов, а именно: объективная

27

оценка знаний учащихся, уравнивание шансов поступления в вуз для всех школьников, действительность полученных оценок при поступлении в любой вуз России. Но есть и отрицательные стороны: зачастую учителя натаскивают учащихся на решение определенного вида задач, встречающихся в ЕГЭ, и уделяют недостаточно внимания темам, не входящим в этот экзамен.

Нельзя забывать о том, что математика в школе изучается не только для того, чтобы хорошо сдать экзамен и поступить в вуз, но и для того, чтобы развить аналитические, дедуктивные, критические, прогностические способности, абстрактное мышление, способность концентрироваться и др.

Примером вопроса, которому недостаточно уделяется внимания при обучении школьников, является решение рациональных неравенств методом интервалов. Неравенства данного типа не встречаются в ГИА, а в ЕГЭ его можно встретить только в задании С3, к решению которого, как показывает статистика, приступают немногие учащиеся [1].

Учащиеся, как правило, хуже решают неравенства, чем уравнения, допуская в решении большое количество ошибок, например:

неправильно указывают или не учитывают ОДЗ; делят на выражение, содержащее неизвестную величину, не учитывая

знак этого выражения; неправильно находят корни соответствующего уравнения; не учитывают кратность корней при определении знаков; не знают, как действовать дальше, если при решении квадратного

трехчлена получают отрицательный дискриминант; неправильно записывают ответ (упускают изолированные решения,

принадлежность концов промежутков) и т. п. Чаще всего ошибки возникают из-за того, что учащиеся плохо понимают

суть метода интервалов и его применение при решении неравенств. Использование средств наглядности в процессе обучения может помочь в решении этой проблемы.

Известно, что эффективность обучения зависит от степени привлечения к восприятию всех органов чувств человека. Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем более прочно он усваивается. Эта закономерность нашла свое выражение в дидактическом принципе наглядности.

Сейчас заметно расширилась область наглядности, усложнился ее инвентарь: от предметов и картинок, жестов и движений до видеофильмов и компьютерных программ, при помощи которых преподаватель моделирует фрагменты объективной действительности.

В настоящее время самым распространенным средством наглядности является компьютер и компьютерные программы. Они могут быть хорошими помощниками в обучении учащихся решению рациональных неравенств. С их помощью можно быстро построить график соответствующей функции и использовать его для объяснения различных тонкостей решения неравенства. Также можно создавать различные динамические модели, которые позволяют

28

учащимся увидеть все изменения, происходящие с графиком в зависимости от изменения функции.

Поэтому целью работы является разработка методики обучения учащихся решению рациональных неравенств с использованием компьютерных средств наглядности.

Для достижения поставленной цели были рассмотрены различные программные средства, позволяющие построить график функции, а также создавать динамические модели.

Рассмотрим решение рационального неравенства 0)124(1 22 xxx . Найдем точки, в которых функция, стоящая в левой части неравенства,

обратится в 0.

0)124(1 22 xxx 261 321 xxx

Нанесем на числовую прямую полученные корни:

Ответ: }1{);6[]2;( .

Изобразим график функции )124(1)( 22 xxxxf (рис. 1).

Используя данный график, можно проверить правильность найденных корней соответствующего уравнения, промежутки, на которых функция положительна, наглядно объяснить, почему при переходе через 1x знак функции не изменяется, а также необходимость внесения в ответ изолированной точки 1x . А главное – проиллюстрировать смысл знаков «+» и «–» на числовой прямой в методе интервалов.

x61-2

-- ++

Рис. 1

29

Расотличаю

Иснеравенсточка x

Такобъясниттем самы

1. Ярекомендматематиhttp://cok

ссмотримющиеся то

( x

1x

Ответ:

спользуя ства, мож

3 не вхким обрать учащиым предуп

Ященко Идации пики ko.tomsk.r

м решениелько одни

)3)(2 x

2 2 x

]3;(

графикижно наглходит в разом, испимся некопредить п

И. В., Спо некот

ru/files/eg

Рис. 2

е еще двуим число

0)

3

);2[ .

и функциядно покешение впользуя кооторые топоявление

Семенов орым ас

[Элge/MATne

ух неравем.

ий (рис. казать раторого неомпьютеронкости ре ошибок

ЛитераА. В.,

спектам лектронныew.pdf

енств. Они

От

2 и риазличие феравенстврные средрешения .

атура Высоцксовершеный

и похожи

x

x

21x

твет: (

ис. 3), функций, ва. дства награционал

кий И. Рнствовани

ресур

Ри

и, имеют р

03

2

32 x

;2[)3;

входящиха также

глядностильных нер

Р. Метоия препрс].

ис. 3

решения,

); .

х в этие почему

и, можноравенств,

дическиеодавания

URL:

,

и у

о ,

е я

30

Ю. Н. Акимов, ПсковГУ, физико-математический факультет, аспирант

(научный руководитель – профессор Е. А. Ермак)

Метод проектов как средство совершенствования гуманитарной составляющей обучения математике студентов факультета

образовательных технологий и дизайна

Современная действительность требует от студентов овладения знаниями и компетенциями для применения их в постоянно меняющемся социокультурном пространстве. Как отмечает Т. Н. Соснина, «спектр видов профессиональной деятельности постоянно расширяется, что обусловливает значимость интегративного характера обучения» [6]. Тенденции развития современного научного знания влияют на содержание обучения в вузах, которое характеризуется усилением междисциплинарных связей, комплексностью исследований. Таким образом, в настоящее время приобретает все большую остроту проблема гармоничного развития студента, способного не только ориентироваться в стремительно меняющемся обществе, но и готового систематически и целенаправленно заниматься самообразованием. При изучении математики будущими учителями начальных классов интеграция материала различных дисциплин является необходимым условием достижения ими высокого уровня профессиональной подготовки, а, следовательно, названная проблема является актуальной.

Новый образовательный стандарт ВПО РФ требует от обучающихся разносторонних и качественных знаний, умений и навыков, в том числе и по математике. Однако отношение студентов факультета образовательных технологий и дизайна – будущих учителей начальных классов, к изучению теоретических фактов, решению математических задач чаще всего, по меньшей мере, «нейтральное». Но, в то же время, студенты обладают всеми необходимыми объективными предпосылками эффективного обучения на уровне, предусмотренном ФГОС ВПО. Таким образом, противоречие между высокими требованиями к качеству профессиональной подготовки студентов со стороны государства, социальных заказчиков и одновременным снижением их мотивации к учебе, низким уровнем успешности на занятиях по математике привело нас к мысли о целесообразности использования проектного метода в обучении их математике.

Предпочтение, отдаваемое методу проектов в организации учебно-познавательной деятельности студентов, обусловлено, по нашему мнению, тем, что проектный подход обладает следующими преимуществами:

позволяет удачно сочетать черты исследовательской, творческой, поисковой деятельности, устанавливать при этом междисциплинарные связи;

студенты (обучающиеся), как правило, ощущают при этом подходе более высокую степень ответственности за свое образование, чем при других подходах к организации обучения;

31

у студентов совершенствуются разносторонние навыки работы в коллективе;

у каждого из студентов появляется возможность выразить свои собственные идеи в удобной для него творчески реализованной форме;

устанавливается «осязаемая связь» результатов деятельности по выполнению проекта с жизненными ситуациями и окружающим бытом студентов (обучающихся), с ситуациями из осваиваемой ими профессиональной деятельности [1, 3, 4, 5].

Ранее нами были предприняты попытки сформулировать рекомендации по использованию метода проектов в обучении математике студентов факультета образовательных технологий и дизайна [1]. Кроме того, мы пришли к выводу, что метод проектов – один из удачных способов усиления внимания к гуманитарной составляющей обучения студентов математике. Мы используем в экспериментальном обучении следующую, уточненную совокупность компонентов реализации данного метода:

детальная проработка организационно–методической составляющей планируемых проектов, которая позволит сформировать четкое понимание студентами структуры их проекта, этапов исследовательской и практической работы, распределения обязанностей по достижению поставленной цели;

опора на материал по истории математики, в том числе краеведческой направленности;

отбор тематики проектов, обеспечивающих связь математического материала с реальными жизненными ситуациями, с практической деятельностью обучающихся. В том случае, когда студента (обучающегося) не слишком увлекают в связи с особенностями его личности предложенные преподавателем темы, он имеет возможность аргументированно изменить тематику своего проекта, предложить новую, более подходящую ему субъективно, тему;

обоснованное использование современных информационных технологий в процессе подготовки и реализации проекта;

обязательное представление практического материала, полученного студентами самостоятельно в результате выполнения проекта. Особенно удачным следует признать тот материал, который пригоден для последующего использования другими людьми. В данном случае результаты продуктивной деятельности студентов должны быть полезны учителям начальных классов при обучении детей математике;

исключительно важным компонентом в реализации проектного метода, особенно в обучении студентов, следует рассматривать его защиту.

В частности, при использовании современных информационных технологий в проектной деятельности, на наш взгляд, вполне допустимы:

курирование преподавателем самостоятельной работы студентов через социальные сети (vkontakte, facebook и т. д.);

использование в работе оптимально допустимого количества учебной мультимедиа-аппаратуры;

32

применение «облачных» технологий (google-диск – доступность просмотра и совместного редактирования документов в режиме реального времени всеми участниками проекта);

обращение по мере необходимости к вспомогательным средствам редактирования мультимедиа-файлов (фото-, видео-, аудиоредакторы).

Перечисленные компоненты и условия реализации проектной деятельности существенны при обучении студентов математике с установлением междисциплинарных связей. Их мы считаем необходимыми для успешной реализации проектного метода, позволяющей позитивно влиять на развитие гуманитарной составляющей обучения студентов математике. В настоящее время продолжается экспериментальная проверка применения проектного метода в обучении математике студентов факультета образовательных технологий и дизайна с учетом названных условий организации их учебно-познавательной и исследовательской деятельности.

«Качество образования, его гуманизация и гуманитаризация рассматриваются как важнейшие факторы социально-экономического развития, научно-технического и культурного прогресса применительно к развитию конкретного региона».[2]


1. Акимов Ю. Н. Проектный метод в развитии гуманитарной составляющей обучения математике // Вестник Псковского государственного университета. Серия «Естественные и физико-математические науки». Выпуск 3. Псков: Псковский государственный университет, 2013. С. 85–90.

2. Голышев А. И. Культурная компетенция выпускника – залог успешного развития и модернизации общества // Вестник образования. 2012. № 3. С. 73–79.

3. Задорожная О. В. Проект на занятиях по математическому анализу // Наука. Инновации. Технологии. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2008. № 3. С. 14.

4. Кузьмина В. В. Использование метода проектов в процессе обучения математике и информатике // Среднее профессиональное образование. 2006. № 7. С. 31.

5. Фетисова Е. В. Организация самостоятельной работы в форме проектов по математике на довузовском этапе обучения иностранных студентов. Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. М.: Московский городской педагогический университет, 2011. № 21. С. 94.

6. Соснина Т. Н. Гуманитарная составляющая науки и образования: проблемы развития и взаимодействия // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика C. П. Королева. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С. П. Королева, 2005. № 1. С. 147–154.

33

К. В. Алексеева, ПсковГУ, физико-математический факультет, аспирант


О развитии пространственного мышления в условиях сочетания традиционных и дистанционных форм обучения

Формирование в России гуманистического общества как части всего

интегрирующегося человечества в XXI в. предполагает, что и образование должно стать гуманистическим, учитывающим личностные качества каждого учащегося. Основной целью учебно-воспитательного процесса становится эффективная подготовка интеллектуально развитых людей, умеющих быстро ориентироваться в изменяющейся окружающей действительности, решать разнообразные неалгоритмические задачи, осуществлять самостоятельный поиск актуальной информации, уметь анализировать ее и применять результаты поиска и анализа для достижения поставленных целей, личностно значимых для этого субъекта. В связи с этим обучение математике, и в частности геометрии, играет важную роль, поскольку одной из главных составляющих интеллектуального развития является развитие пространственного мышления, обеспечивающего в ходе познания выделение в объектах и явлениях действительности пространственных свойств и отношений, создание на этой основе пространственных образов и оперирование ими в процессе решения задач.

Применение дистанционного обучения дает новые возможности в расширении временных рамок традиционного классно-урочного процесса организации учебно-познавательной деятельности.

Т. В. Громова обоснованно утверждает, что система дистанционного обучения не является антагонистичной в отношении к очной и заочной формам обучения. Она «естественным образом интегрируется в эти системы, дополняя их, и способствует созданию мобильной образовательной среды» [2]. Очная и дистанционная формы обучения, предполагающие взаимодействие учителя и учащихся в классе, преподавателя и студентов в аудитории или на расстоянии, есть та новая система, составляющие компоненты которой должны гармонично взаимодействовать в учебном процессе [3].

Анализируя результаты ГИА и ЕГЭ по математике, В. А. Смирнов отмечает, что «основная проблема геометрической подготовки учащихся связана с недостаточно развитыми геометрическими представлениями, неумением представлять и изображать геометрические фигуры, проводить дополнительные построения. Задачи, в которых требуется понимание геометрической конструкции, решаются гораздо хуже, чем те, в которых требуется просто найти ту или иную геометрическую величину, подставляя данные в соответствующую формулу» [4].

Геометрическая деятельность учащихся имеет весьма сложную структуру. С одной стороны – это «становление и развитие пространственных

34

представлений, отражающих восприятие реального физического пространства, проектирование и преобразование соответствующей математической модели – геометрического пространства и его идеальных объектов в образной, символической формах. С другой стороны – это геометрическое мышление, начиная с простейших методов классификации, анализа геометрических фигур, интуитивных и логических средств доказательства их свойств и заканчивая формальными логическими рассуждениями в рамках аксиоматического метода» [1, С. 19].

И. М. Смирнова, В. А. Смирнов подчеркивают, что рассмотрение геометрических задач с практическим содержанием позволяет «усилить практическую направленность изучения школьного курса геометрии; выработать необходимые навыки решения практических задач, умения оценивать величины и находить их приближенные значения; формировать представления о соотношениях размеров реальных объектов и связанных с ними геометрических величин» [5].

Поскольку развитие пространственного мышления, в основе которого лежит оперирование различными графическими моделями, осуществляется в процессе обучения геометрии, а эффективным средством при этом является самостоятельное решение задач, целесообразно обучение геометрии в старших классах организовать, сочетая традиционные и дистанционные формы обучения. На основе выявленных психолого-педагогических условий развития пространственного мышления старшеклассников нами создано электронное учебное пособие по изучению наиболее важных тем школьного курса стереометрии, материал которого дополняет содержание традиционных средств обучения. В него были включены различные типы задач с опорой на предложенную И. С. Якиманской классификацию задач на выявление типов оперирования пространственными образами (I тип задач в данном случае подразумевает мысленное изменение пространственного положения образа; II тип предполагает мысленное преобразование структуры образа; III тип включает мысленное изменение положения и структуры образа одновременно) [6]. Так, в пособии задачи группы А предполагают применение графического изображения геометрического объекта. Задачи групп Б, В сформулированы словесно, что позволяет выявить умения создавать пространственный образ по описанию. Задачи группы А можно отнести к заданиям на осуществление деятельности по II типу оперирования пространственными образами, включающей в себя изменение структуры образов (например, построение дополнительных элементов чертежа). Задачи групп Б и В предполагают изменения положения и структуры образов одновременно. В процессе решения данных задач необходимо выполнять дополнительные построения, преобразовывать пространственное изображение и раскладывать его на планиметрические проекции стереометрического объекта. Задачи группы А включают последовательность переходов от одних образов к другим, соответствующих различным стереометрическим понятиям (параллельные прямые, скрещивающиеся прямые и другое). Задания, включающие требование найти ошибку в построении чертежа, невозможно решить без мысленного

35

преобразования пространственного образа и сопоставления верного и ошибочного изображений. Задания групп Б и В не сопровождаются чертежами. Например, необходимость построения дополнительных элементов при нахождении угла между скрещивающимися прямыми требует изменения не только положения, но и структуры образа одновременно.

Разработанные нами диагностические задачи позволяют выявить, каким типом оперирования обладает каждый обучающийся. На основе диагностики строится индивидуальный маршрут работы школьника либо человека, получающего подготовку в системе СПО, в дистанционном режиме с задачами электронного учебного пособия. Освоение практических приемов решения задач происходит на уровне, соответствующем типу оперирования пространственными образами этого обучающегося, что способствует реализации личностно-ориентированного подхода. При этом освоение содержания представленного в пособии геометрического материала направлено на развитие пространственного мышления обучающегося в процессе изменения таких гибких показателей развития пространственного мышления, как полнота имеющихся пространственных представлений и широта оперирования ими.


1. Горшкова А. В. Использование информационных технологий при изучении свойств круглых тел в условиях дифференцированного обучения геометрии в средней школе / Дис. на соискание ученой степени кандидата педагогических наук. М., 2003.

2. Громова Т. В. Актуальные аспекты формирования профессиональной готовности преподавателя вуза к деятельности в системе дистанционного обучения: монография. Самара: Изд-во «Глагол», 2007.

3. Дистанционное обучение в профильной школе: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. Е. С. Полат. М.: Издательский центр «Академия», 2009.

4. Смирнов В. А., Смирнова И. М., Ященко И. В. Какой быть наглядной геометрии в 5–6-х классах // Математика в школе. 2013. № 3. С. 35–44.

5. Смирнова И. М., Смирнов В. А. Задачи с практическим содержанием как средство формирования геометрических представлений учащихся // Математика в школе. 2012. № 9. С. 19–25.

6. Якиманская И. С. Развитие пространственного мышления школьников. М.: Педагогика, 1980.

36

Е. А. Горский, ПсковГУ, физико-математический факультет, аспирант


О методике изучения свойств обратных тригонометрических функций с использованием информационно-коммуникационных

технологий Обратные тригонометрические функции относятся к одному из наиболее

значимых разделов школьной математики, имеют широкое применение не только в курсе алгебры и начал анализа, но и при изучении других предметов естественно-математического цикла, таких как геометрия, астрономия, физика. Свойства обратных тригонометрических функций необходимо знать и использовать при изучении ряда математических дисциплин в вузе, применении математических методов в физике, построении математических моделей различных процессов, объектов, явлений реального мира.

Не секрет, что у многих старшеклассников, а в последнее время и у студентов младших курсов вузов изучение данной темы вызывает значительные затруднения. Задачи, в которых необходимо рассматривать обратные тригонометрические функции, встречаются в самых различных разделах математики, в ее приложениях к решению практических задач. Однако некоторые обучающиеся не справляются даже с решением простейших тригонометрических уравнений, неравенств, не говоря уже о задачах повышенной сложности, требующих четких представлений об обратных тригонометрических функциях. Это печальный факт, хотя тригонометрические уравнения и неравенства занимают одно из центральных мест в курсе математики средней школы, ведь через решение задач этой темы учащиеся имеют возможность закрепить и обобщить многие полученные ранее теоретические знания.

Большие трудности при изучении темы «Обратные тригонометрические функции» в школьном курсе возникают у многих учащихся по ряду причин, из которых можно отметить основные. Это несоответствие между достаточно большим объемом нового содержания и относительно небольшим количеством часов, выделенных на изучение данной темы, а также, по нашему мнению, далеко не в полной мере реализующиеся возможности использования наглядности при освещении материала.

Применение наиболее современных средств обучения при организации учебно-познавательной деятельности может помочь учащимся в освоении материала темы «Обратные тригонометрические функции», а также в преодолении трудностей применения его в решении различных задач.

Конечно же, при выборе тех или иных средств обучения математике необходимо исходить из реальных возможностей информационно-образовательной среды образовательного учреждения, но не стоит при этом забывать о главном – о методической эффективности использования

37

фактически доступных обучающим (учителю, преподавателю вуза) информационно-коммуникационных технологий. В рамках выполняемого нами исследования осуществляется комплексный, прежде всего – логико-дидактический, анализ программного обеспечения, особенностей различных операционных систем, разнообразных средств мультимедиа, электронных образовательных ресурсов, в том числе ресурсов глобальной сети. Анализ современных средств обучения математике проводится с целью поиска наиболее разумных путей не только эффектного и формально эффективного, но при этом психологически и методически обоснованного использования этих средств в углублении понимания обучающимися свойств функций, в развитии навыков использования изученных свойств в решении задач.


1. Математика: учебное пособие для слушателей подготовительных курсов и абитуриентов МГУ им. М. В. Ломоносова: В 2-х частях. Часть 2. Е. В. Хорошилова. М.: Изд-во ЗАО «ПСТМ», 2008. 492 с.

2. Тригонометрические функции, уравнения и неравенства: пособие для поступающих / А. И. Новиков; Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 2005. 288 c.

3. Критерии эффективности использования средств ИКТ в образовательном учреждении [Электронный ресурс]. URL: http://www.rostov-gorod.ru/upload/uf/3c0/ 3c00dfeb5759f1966fc019f83351b706.pdf.

Д. А. Жмурова, ПсковГУ, физико-математический факультет, магистрант 2-го курса


Методика ознакомления учащихся 5–6-х классов с элементами теории вероятностей

Элементы теории вероятностей представляют собой важный компонент

математической культуры современного человека. Поэтому их изучение стало обязательным уже в курсе математики 5–6-х классов. Но при этом не вполне осмыслены методические особенности этого материала с учетом возраста детей. Следовательно, необходимо, изучив теоретические основы ознакомления детей с этим материалом, сконструировать методику изучения элементов теории вероятностей в 5–6-х классах, а затем экспериментально проверить эффективность разработанной методики. При выполнении данного исследования требуется разрешить следующее противоречие. С одной стороны, теория вероятностей создана давно, имеется уже много важных теоретических выводов относительно учета специфики обучения материалу этой темы учащихся разного возраста. Но, с другой стороны, пока еще несовершенны

38

технологии применения в педагогической практике этих теоретических разработок, до сих пор недостаточно продуманы достоверные критерии качественного обучения элементам теории вероятностей в 5–6-х классах. Этим обусловлена актуальность темы нашего исследования.

Объектом исследования является процесс обучения школьников математике, предметом – содержание и технология обучения элементам теории вероятностей в 5–6-х классах.

Мы предполагаем, что, если отобрать содержание обучения в соответствии с дидактическими требованиями к математическому содержанию с учетом возрастных особенностей детей и организовать обучение в 5–6-х классах при соблюдении необходимых педагогических условий, то у детей сформируются верные первичные представления об элементах теории вероятностей.

В результате анализа учебной, научной, в частности педагогической, психологической, методической литературы, трудов Выготского Л. С., Плоцки А. и др. [1, 6] уточнены теоретические положения, на которых базируется методика ознакомления учащихся 5–6-х классов с элементами теории вероятностей. Рассмотренные идеи, положения представляют собой теоретические основы сконструированной методики. С учетом этих идей разработано содержание обучения и предложен конкретный вариант организации учебно-познавательной деятельности учащихся 5–6-х классов при ознакомлении с элементами теории вероятностей. Планируется проведение педагогического эксперимента с целью проверки эффективности разработанной методики при обучении шестиклассников. Изучение элементов теории вероятностей в 6-м классе происходит в 4-ой четверти. По итогам экспериментального обучения на основе нашей методики ознакомления с элементами теории вероятностей в курсе математики 5–6-х классов необходимо сформулировать методические рекомендации для учителей. Эти рекомендации могут различаться в зависимости от того, по каким учебникам математики дети осваивают элементы теории вероятностей. Поэтому особого внимания заслуживает анализ учебников для 5–6-х классов по математике, в содержании которых отражена стохастическая линия:

1) Зубарева И. И., Мордкович А. Г. «Математика. 5-й класс». Учебник данных авторов довольно насыщен теоретическим материалом, но, к сожалению, в нем очень мало задачного материала. Учителю, работающему по данному учебнику, нужно подобрать из других источников или самому составить задачи на данную тему. Время, отведенное на изучение данной темы, – по 2–3 урока как в пятом, так и в шестом классе [4, 5].

2) В учебнике Дорофеева Г. В., Шарыгина И. Ф. «Математика. 6-й класс» стохастическая линия начинается в 6-м классе, а не в пятом, но появляется сразу в довольно большом объеме. В каждом разделе главы имеется большой объем задачного материала (задачи разделены на два уровня сложности). Приведено по 3–4 примера в каждом разделе с достаточно подробным решением [2, 3].

39

3) В учебнике Никольского С. М. и др. «Математика. 6-й класс» стохастическая линия также появляется лишь в 6-м классе, причем только как дополнение к главе «Отношения, пропорции, проценты». Задачный материал довольно сложный, поэтому учителю потребуется дополнить учебник, а также продумать, запланировать помощь учащимся в решении каждой задачи [7, 8].

Следует отметить, что в учебниках по математике для 5–6-х классов, авторы которых Н. Я. Виленкин, В. И. Жохов, А. С. Чесноков, С. И. Шварцбурд, имеется достаточное количество прикладных и математических задач на составление комбинаций из нескольких элементов. В них есть задачи в виде числовых ребусов, задачи на перебор элементов заданного множества, на выявление общего признака некоторого множества чисел, фигур. Они могут иметь пропедевтическое значение при ознакомлении учащихся с элементами теории вероятностей. Однако в учебниках математики этих авторов как для 5-го, так и для 6-го класса отсутствуют сами элементы теории вероятностей.

Таким образом, представление стохастической линии в разных учебниках очень отличается. Пока нет единых общепринятых принципов обучения элементам теории вероятностей и математической статистики учащихся младших классов. Учитель, работающий по тому или иному учебнику, должен корректировать представленный в нем объем информации в соответствии с индивидуальными психологическими и личностными особенностями своих учащихся.

Современные стандарты и программы математического образования в основной школе предполагают пропедевтику основных понятий, знакомство на наглядном, интуитивном уровне с вероятностно-статистическими закономерностями в 5–6-х классах. Возраст детей (10–12 лет) для начала изучения элементов комбинаторики, статистики и теории вероятностей выбран не случайно: многочисленные психолого-педагогические исследования, подтвержденные мировым опытом, убедительно свидетельствуют, что период от 10 до 12 лет – наиболее благоприятный для формирования начальных вероятностно-статистических представлений. Особое место в учении детей данного возраста должно занять моделирование. Среди заданий, работа над которыми знакомит учащихся с элементами теории вероятностей, должны присутствовать задания, направленные на обеспечение самостоятельности в познавательной деятельности детей. Также необходимо использовать задания, связанные с понятийным развитием, с продвижением в осмыслении осваиваемого содержания. Введению центральных понятий линии должен предшествовать этап содержательно-практической деятельности, в ходе которой знания формируются на наглядно-интуитивном уровне. Этому способствуют задания, требующие практических действий, составляющих основу формируемых умений. Правила, которые необходимо усвоить и применять, возникают в сознании детей как обобщенные вербальные выражения способов действий.

40

Таким образом, в разработанной методике ознакомления учащихся 5–6-х классов с элементами теории вероятностей учтены как возрастные, так и индивидуальные психологические, личностные особенности учащихся.


1. Выготский Л. С. Педагогическая психология / Под ред. В. В. Давыдова. М.: Педагогика-Пресс, 1996. 536 с.

2. Математика. 5-й класс : учеб. для общеобразоват. учреждений / [Г. В. Дорофеев, И. Ф. Шарыгин, С. Б. Суворова и др.]; под ред. Г. В. Дорофеева, И. Ф. Шарыгина; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». 12-е изд. М. : Просвещение, 2011. 303 с.

3. Математика. 6-й класс : учеб. для общеобразоват. учреждений / [Г. В. Дорофеев, И. Ф. Шарыгин, С. Б. Суворова и др.]; под ред. Г. В. Дорофеева, И. Ф. Шарыгина; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». 11-е изд. М. : Просвещение, 2010. 303 с.

4. Математика. 5-й класс : учеб. для учащихся общеобразоват. учреждений / И. И. Зубарева, А. Г. Мордкович. 11-е изд., стер. М. : Мнемозина, 2011. 270 с.

5. Математика. 6 класс : учеб. для учащихся общеобразоват. учреждений / И. И. Зубарева, А. Г. Мордкович. 8-е изд., стер. М. : Мнемозина, 2009. 264 с.

6. Математика. 6-й класс : учеб. для учащихся общеобразоват. учреждений / [С. М. Никольский, М. К. Потапов, Н. Н. Решетников, А. В. Шевкин]. М.: Просвещение, 2012. 256 с.

7. Математика. 6-й класс : учеб. для учащихся общеобразоват. учреждений / [С. М. Никольский, М. К. Потапов, Н. Н. Решетников, А. В. Шевкин]. М.: Просвещение, 2012. 272 с.

8. Методика обучения решению комбинаторных задач и формирование первичного представления о вероятности в 5–6-х классах [Электронный ресурс]. URL: http://knowledge.allbest.ru/pedagogics/2c0b65635b2ad68b5c43b89521316c37_ 0.html.

И. В. Лопуха, ПсковГУ, физико-математический факультет, III курс

(научный руководитель – старший преподаватель Н. М. Алимова)

Разработка тестовых заданий по дифференциальному исчислению функций одной действительной переменной

В настоящее время в большинстве стран мира тест является одной из

распространенных форм контроля знаний. Особенно большое распространение получило компьютерное тестирование. Возможность использования всех видов

41

тестовых заданий в компьютерном тестировании позволяет полнее учитывать особенности учебных дисциплин.

Целью нашей работы являлась разработка теста по теме «Дифференциальное исчисление функций одной действительной переменной» и размещение его заданий в компьютерной оболочке программного конструктора тестов АСТ-2010.

В ходе работы была изучена научная литература по теории разработки тестов, составлен план теста и банк тестовых заданий по дифференциальному исчислению функций одной переменной, тестовые задания объединены в тест, составлена спецификация теста, задания теста размещены в компьютерной оболочке конструктора тестов АСТ-2010.

Итогом работы являются 2 параллельных варианта теста из 25 заданий для измерения уровня овладения теоретическим материалом, умениями и навыками по указанной дисциплине студентами 1-го курса физико-математического факультета. Составлена спецификация теста, содержащая описание тестовых заданий по содержанию, по проверяемым видам деятельности, по уровню сложности. В спецификации указано, что проверяет каждое из заданий, каким образом подобраны дистракторы.

В таблице 1 представлено распределение заданий теста по основным содержательным линиям раздела математического анализа «Дифференциальное исчисление функций одной действительной переменной».

Таблица 1.

Тема Количество заданий

Производная и дифференциал 13

Основные теоремы о дифференцируемых функциях 3

Применение дифференциального исчисления к исследованию функций

9

Задания теста разделены на 3 уровня сложности. К легкому уровню (А)

относятся задания 1–10, к среднему (В) относятся задания 11–21, к сложному (С) относятся задания 22–25. Все задания закрытого типа. В каждом задании один верный вариант ответа, количество дистракторов – 3. Некоторые задания предъявлены в графической форме.

В таблице 2 представлено распределение заданий теста по проверяемым видам деятельности и умениям студентов.

Таблица 2.

Виды деятельности и умений Количество заданий

Доля (%)

Знание теоретических фактов 7 28

Умение применять при решении задач 10 40

Умение интерпретировать теоретические знания, умение устанавливать взаимосвязи

8 32

42

Приведем пример одного из заданий теста: «Укажите правильно выполненное дифференцирование

1) xexexe xxx cossin2)sin( 222 ; 2) 2

2

21

4)2(

x

xxarctg

;

3) 34

3ln32

3

33

2

4

2

xxx

xx; 4)

3236)2( xx exe .»

Это задание проверяет умение вычислять производные от основных элементарных и сложных функций, от произведения и частного. Оно является заданием уровня А. Дистракторы составлены с учетом типичных ошибок при нахождении производных.

Дальнейшее исследование предполагает апробацию теста и статистическую обработку полученных результатов.

Литература 1. Майоров А. Н. Теория и практика создания тестов для системы

образования. М.: Интеллект-центр, 2001. 296 с. 2. Чебанова Н. А., Гильмутдинова А. Я., Чебанов В. М. Сборник тестовых

заданий по математике для вузов. Часть I. Уфа: УГАТУ, 1995. 156 с. 3. Челышкова М. Б. Теория и практика конструирования педагогических

тестов: учебное пособие. М.: Логос, 2002. 432 с.

С. А. Портнова, ПсковГУ, физико-математический факультет, III курс

(научный руководитель – старший преподаватель Н. М. Алимова)

Разработка тестовых заданий по теме «Кратные и криволинейные интегралы»

Тесты являются распространенным способом измерения знаний учащихся

в настоящее время. Большое количество тестов разработано для основной и средней школы. В высшей школе кафедры самостоятельно разрабатывают тестовые задания для тестирования студентов. Созданные тестовые задания очень редко печатаются и распространяются в сети интернет. В просмотренной нами учебно-методической литературе и интернет-источниках не удалось найти тестов на тему «Кратные и криволинейные интегралы», что обусловило актуальность данной работы.

43

Цель работы: разработка тестовых заданий по теме «Кратные и криволинейные интегралы» для измерения знаний, умений и навыков студентов физико-математического факультета направления подготовки «физико-математическое образование, профиль – математика» и «математика и компьютерные науки».

В процессе создания работы нами была изучена литература по созданию тестов, разработаны тестовые задания по теме «Кратные и криволинейные интегралы», тестовые задания объединены в тест, составлена спецификация теста.

Мы разработали два параллельных варианта теста по теме «Кратные и криволинейные интегралы», содержащие в себе 25 заданий. Предлагаемые тестовые задания являются критериально-ориентированными, предназначенными для сопоставления учебных достижений каждого студента с планируемым к усвоению объемом знаний, умений и навыков.

В таблице 1 представлено распределение заданий теста по основным содержательным линиям раздела «Кратные и криволинейные интегралы».

Таблица 1.

Тема Количество заданий Доля (%)

Двойной интеграл 4 16

Тройной интеграл 5 20 Криволинейные интегралы 5 20

Поверхностные интегралы 4 16

Элементы теории поля 7 28 Из 25 заданий каждого варианта теста одно задание на соответствие, семь

заданий открытого типа и остальные задания закрытого типа. Задания закрытого типа содержат 4 варианта ответа, из которых 3 дистрактора. Для каждого тестового задания обосновано, какие знания и умения проверяет данное задание. Для заданий закрытого типа описан подбор правильных и неправильных вариантов ответа.

Распределение заданий по проверяемым видам деятельности представлено в таблице 2.

Таблица 2.

Вид деятельности Количество заданий

Доля (%)

Знание теоретических фактов 5 20

Применение знаний и умений к решению задач 16 64 Умение обобщать, устанавливать взаимосвязь и интерпретировать

4 16

44

Все задания разделены на три уровня сложности и в тесте они расположены по степени нарастания сложности – от более легких к более сложным.

В таблице 3 представлено распределение тестовых заданий по уровню сложности.

Таблица 3.

Уровень сложности Количество заданий

Доля (%)

А (легкий) 11 44

В (средний) 11 44

С (сложный) 3 12 Пример тестового задания: Укажите, какой из следующих интегралов по

замкнутому контуру равен нулю:

1.

L

dyyx

xdx

yx

y2222

; 2. L

dyyxdxyx 222 )()(2 ;

3. L

dyyxyxdxyyx )465()534( 23 ; 4. L

dyyx )( 22 .

Представленное задание является заданием закрытого типа и в тесте оно отнесено к среднему уровню сложности. Данное задание проверяет умения применять следствие из теоремы Грина.

В дальнейшем необходимо провести апробацию вариантов теста, которая поможет определить качество созданных тестовых заданий. Работа также может быть продолжена и в направлении разработки параллельных вариантов теста, а также размещения тестовых заданий в электронную оболочку.


1. Майоров А.Н. Теория и практика создания тестов для системы образования. М.: Интеллект-центр, 2001. 296 с.

2. Соловьев И. А., Шевелев В. В., Червякова А. В., Репин А. Ю. Практическое руководство к решению задач по высшей математике. Кратные интегралы, теория поля, теория функций комплексного переменного, обыкновенные дифференциальные уравнения: учебное пособие. СПб.: Лань, 2009. 448 с.

3. Челышкова М. Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: учебное пособие. М.: Логос, 2002. 432 с.

45

АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Е. А. Баранова, А. А. Родионова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент К. Ю. Прокофьев)

Управление многоквартирными домами Управление многоквартирными домами – это новая область

общественных отношений в жилищно-коммунальной отрасли. Значимость этих отношений выражается в том, что сегодня техническое состояние жилищного фонда страны во многом определяется качеством настройки управленческих механизмов на уровне конкретного многоквартирного дома. И это качество создается самими собственниками жилья в многоквартирном доме, их активностью, способностью к взаимодействию и объединению усилий.

С целью упорядочения процесса управления многоквартирным домом действующее жилищное законодательство предусматривает ряд способов управления.

На сегодня собственникам помещений в МКД предложено выбрать один из трех способов управления:

1) непосредственное управление собственниками помещений; 2) управление товариществом собственников жилья, жилищным

кооперативом или иным специализированным потребительским кооперативом; 3) управление управляющей организацией [1]. Непосредственное управление. Собственники помещений не создают специальной управленческой

надстройки для управления домом, так как при непосредственном управлении не нанимается штат для выполнения управленческих функций. Собственники берут эти функции на себя на добровольных и безвозмездных началах.

Преимущества и недостатки непосредственного управления многоквартирным домом:

Основным преимуществом непосредственного управления многоквартирным домом является отсутствие расходов на содержание штата ТСЖ или расходов, связанных с привлечением к управлению управляющей компании, так как управление в этом случае осуществляется непосредственно инициативными собственниками многоквартирного дома. Однако это является и главным недостатком такого вида управления в том случае, если в доме проживает достаточно большое количество жильцов и площадь общего пользования является значительной. Таким образом, выбор непосредственного управления оптимален в небольших многоквартирных домах, где объем работы по управлению домом минимален.

46

Управление товариществом собственников жилья. Товариществом собственников жилья признается некоммерческая

организация, объединение собственников помещений в многоквартирном доме для совместного управления общим имуществом в многоквартирном доме, имуществом собственников помещений в нескольких многоквартирных домах или имуществом собственников нескольких жилых домов.

Плюсы и минусы ТСЖ: Минусы: Более высокие эксплуатационные платежи. Несовершенство

законодательства и механизмов взаимодействия ТСЖ с городскими структурами. Отсутствие инициативы, непонимание со стороны жильцов.

Плюсы: Возможность влиять на политику управляющей компании. Возможность сокращать расходы жильцов за счет резервов дома и грамотной работы управляющих. Возможность выбирать эксплуатирующую компанию и контролировать качество ее работы. Чистый, благоустроенный подъезд, ухоженный двор.

Управление управляющей организацией. Управляющая организация – это, как правило, коммерческая организация

или индивидуальный предприниматель, которым по решению общего собрания собственников помещений дома могут быть переданы полномочия по управлению общим имуществом многоквартирного дома, созданию благоприятных и безопасных условий проживания граждан и предоставлению жилищно-коммунальных услуг.

Преимущества управляющих организаций: - управление домом осуществляется коллективом специалистов,

обладающих достаточным опытом в этой сфере; - развитая материально-техническая база; - отношения между собственниками и управляющей компанией

регулируются договором, который определяет права и обязанности сторон и т.д.

Недостатки управляющих организаций: - все платежи поступают на расчетный счет управляющей организации,

что существенно затрудняет контроль над их расходованием; - зачастую проблемы решаются неоперативно или не в полном объеме.

Впрочем, обычно этим грешат именно бывшие ЖЭКи. Каждый из способов следует рассматривать исключительно как

форму, которую можно наполнить совершенно разным содержанием. В связи с этим к выбору способа управления нужно относиться очень серьезно и учитывать следующие обстоятельства: инженерно-техническое состояние дома, степень его износа, год введения в эксплуатацию, коммерческую привлекательность дома, количество и социальный состав собственников, наличие грамотных и энергичных лидеров из числа собственников жилья. Только с учетом всех перечисленных обстоятельств можно принять оптимальное решение.

47

Не бывает плохих или хороших способов управления домом – бывает хорошая или плохая реализация того или иного способа управления.


1. Жилищный кодекс Российской Федерации.

Е. А. Алексеева, СПбГАСУ (г. Санкт-Петербург), автомобильно-дорожный институт, аспирант

(научный руководитель – профессор Б. Н. Карпов)

Анализ исследований износа асфальтобетонных покрытий

1. Определение износа Под износом поверхности понимается процесс постоянного уменьшения

толщины слоя покрытия из асфальтобетона вследствие отрыва от его поверхности вяжущего и минеральных частиц под воздействием механических (транспортных средств), погодно-климатических факторов и химических реагентов [1].

Износ покрытия в пределах проезжей части и толщины покрытий происходит неравномерно, и на покрытии образуются колеи истирания по полосам наката, глубина которых может колебаться от нескольких миллиметров до 40–50 мм. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что приводит к снижению сцепных качеств покрытия и аквапланированию.

Средняя величина износа по всей площади покрытия hср, мм, составляет:

нсp hkh , (1)

где k - коэффициент неравномерности износа, в среднем равен 0,6–0,7; hн - величина износа в полосе наката, мм. Наибольшее влияние на износ покрытий оказывают движущиеся

автомобили. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется (рис. 1). При этом на участке входа шины в зону контакта с покрытием в шине происходит сжатие, а на выходе из контакта – расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта l1, меньше, чем вне его l. Поэтому в плоскости контакта точка движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость α в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определенной длины с проскальзыванием вместо одного качения.

48

Рис

По

истиранинаибольшпри двидвиженипокрытипроцессеотрыв и или без агрессивинтенсив

В пстали прувеличивпокрытималенькуспособствоздейстшипом п

Оддорожныотсутствизнососткатегориотечествучитыватэксплуат

сунок 1. Д

од действие покрыший изноижении грии легковия оказыве износа удалениенего, в

вных раствность изпоследнирименять вает изнием каждыую массутвует ослтвие оказыпроскальзднако деых покрывуют меттойкости ий. Несмвенных мться притации авто

ДеформациА – з

вием касаытия и шиос возникрузовых вых. Больвают неопроисхо

е мелкозевымыванитворов иноса значие годы дшины с шнос покрыый шип ну, но мнолаблениюывает шиывает по ействующытий шитодики ппокрыт

мотря нметодик ди проектомобильн

ии шины кзона сжати

ательных ины автомкают приавтомобиьшое влияоднородндит истиернистой ие или уи т. д. Нчительно для повышшипами иытий нананосит удогократною верхнеип, выходповерхно

щими в ипованнопрогнозиртий автона отсудополнитетированииных дорог

колеса, споия, Б – зон

напряженмобиля. Ни торможилей прияние на ость матирание и фракции удаление а покрытвыше, чашения усили цепяма дорогахдар с боле повторего слоя дящий изости покрРФ ной резинорования омобильнутствие ельный ии, строитг.

особствуюна растяже

ний в плНаибольшении автимерно в процесс териала пвыбиван

(мельче 0битума

тиях из аще образустойчивосми. Опытх. В мольшой скоение этихпокрыти

зоны корытия, истрмативныой практданного ных доробязател

износ шиптельстве,

ющие изноения.

лоскости шие касаттомобиля.

2 раза износа аспокрытияние зерен0,05 мм) при намалопроуются колсти движет показывомент сооростью. х ударов ия. Больонтакта, гтирая егоыми доктически износа

рог разнльных дпованнойремонте

осу покрыт

следа протельные у. Износ пбольше, сфальтобя, из котн песка ивместе с аличии вочных малеи и выбения автовает, что эоприкосноШип имепо одном

ьшее истгде шина о. кументамне учити требо

ных техндля прий резинойе, содерж

тия:

оисходитусилия ипокрытиячем при

бетонноготорого ви щебня,битумомоды илиатериаловбоины. омобилейэто резкоовения сеет оченьму местутирающеевместе с

и изностывается,ования кническихимененияй долженжании и

т и я и о в , м и в

й о с ь у е с

с , к х я н и

49

Опыт эксплуатации автомобильных дорог в скандинавских странах, Канаде, северных штатах США и других странах свидетельствует о том, что износ покрытий шипованной резиной является одной из основных причин образования колейности. В этих странах (особенно в Финляндии и Швеции) выполнен чрезвычайно большой объем научных исследований по данной проблеме, разработаны методики оценки величины износа и предложены методы снижения колееобразования шипованной резиной.

2. Нормативное регулирование применения шипованной резины в

скандинавских странах Использование шипованной резины в зимний период разрешено в Дании,

Финляндии, Норвегии и Швеции. Правила использования шипованной резины в этих странах несколько отличаются. Во всех четырех странах действуют сезонные ограничения на ее использование. В Дании и Швеции периоды разрешенного использования шипованной резины одинаковы (с 1 октября до конца апреля). В Финляндии и Норвегии – с 1 ноября по первый понедельник после Пасхи (за исключением северной Норвегии, где этот период несколько продлен). В Финляндии и Швеции регламентируется количество устанавливаемых на одной шине шипов, выступ шипа и его вес (в Норвегии эти требования несколько снижены).

В Финляндии, где шипованная резина применяется с 1960-х годов, в зимний период она устанавливается примерно на 95% пассажирских автомобилей. Антигололедная обработка покрытий производится дорожной солью. Совместное применение соли и шипованной резины вызывает проблемы загрязнения источников питьевой воды, деградации растительности вдоль дорог и образования вредной пыли.

В начале 1990-х годов финское правительство провело серию экспериментальных работ для выяснения возможности относительного уменьшения количества автомобилей с шипованной резиной и снижения расхода соли (или обоих мероприятий в разных комбинациях). Исследования показали, что с учетом социально-экономических затрат, связанных с повышением риска дорожно-транспортных происшествий, оптимальными являются использование шипованной резины и расход соли на существующем в настоящее время уровне [2].

В то время как в Финляндии шипованная резина применяется массово, в Норвегии в последние годы попытались ограничить применение шипованной резины. С середины 1990-х годов норвежские власти активно ограничивали применение шипованной резины, особенно в городских поселениях, где дороги освобождаются от снежного покрова почти в течение всей зимы. В Осло в 1999 г. издано постановление о взимании налога на шипованную резину в сумме $160, чтобы снизить применение шипованной резины на 20%. Вместо шипованной резины норвежские власти активно пропагандируют применять нешипованную зимнюю резину и цепи противоскольжения [3].

Некоторые исследователи сообщают о неудачной попытке снизить применение шипованной резины в Швеции [4]. Предложенные ограничения не

50

дали результата, и в последние годы применение шипованной резины несколько возросло. В докладе шведского НИИ автодорог и транспорта отмечено, что правительственное постановление от 1999 г., согласно которому автомобили весом менее 3,5 т с декабря по конец марта должны оборудоваться зимней резиной (не обязательно шипованной), вызвало некоторый рост применения шипованной резины. Согласно исследованиям, постановление привело к росту применения шипованной резины с 75% до 80%) и увеличению использования нешипованной зимней резины с 15% до 20%. Исследователи отметили, что применение легких шипов незначительно увеличивает износ покрытий и, вместе с тем, значительно повышает риск ДТП, особенно в условиях образования снежного покрова и ледяной корки.

3. Альтернативы шипованной резине Основными альтернативами шипованной резине являются традиционные

способы зимнего содержания автомобильных дорог, направленные на предотвращение зимней скользкости. К таким способам относятся россыпь по обледеневшему покрытию песка (фрикционный способ), профилактическая обработка покрытий до образования ледяного слоя или же плавление ледяного или снежно-ледяного слоя, если он уже образовался, дорожной солью (химические способы). Применение этих способов негативно влияет на окружающую среду и здоровье людей.

Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации дорог в зимний период показывает, что введение запрета на шипованную резину, даже при применении традиционных способов зимнего содержания, приводит к росту количества ДТП.

3.1. Фрикционный способ Основной альтернативой шипованным шинам является россыпь песка на

проезжую часть для повышения сцепления колеса автомобиля с покрытием. Однако повышенный расход песка увеличивает пылимость дороги. Изучение респираторных заболеваний, вызванных образованием дорожной пыли, показало, что увеличение расхода песка не дает преимуществ по сравнению с применением шипованных шин. Кроме того, следует учитывать затраты на распределение песка и его удаление.

Финские власти достигли некоторых успехов в снижении общего количества пыли, образующейся из фрикционного песка. С этой целью установлены требования к качеству песчаных материалов и применяется технология распределения влажного песка. Некоторыми исследователями установлено, что вредоносность пыли может быть снижена применением песка из темного каменного материала с пониженным содержанием кварца, который меньше крошится на дороге.

3.2. Дорожная соль Другой альтернативой шипованным шинам является применение

дорожной соли или ее комбинации с песком (пескосоляной смеси). В

51

Финляндии в качестве антигололедного материала обычно применяется хлорид натрия (NaCl). Финскими властями установлено, что на дорогах с высокой интенсивностью движения снижение расхода соли увеличивает количество ДТП на 5–20%. На дорогах с низкой интенсивностью движения вместо соли применяется песок [2].

Применение соли создает ряд экологических проблем: загрязнение источников питьевой воды, токсическое воздействие на флору и фауну и др. Кроме того, соль вызывает коррозию автомобилей, стальных и бетонных конструкций. Одним из исследований установлено, что ущерб от применения соли в 15 раз превышает затраты на ее приобретение и распределение.

4. Методы уменьшения износа покрытий Исследования показали, что интенсивность износа покрытий

определяется рядом факторов, зависящих от параметров движения транспорта, геометрии дороги, характеристик покрытия, внешнего воздействия и качества строительства покрытия. Некоторые из этих факторов влияют на износ больше других. Степень влияния разных факторов зависит от местных условий. Далее подытоживаются эти факторы и их влияние на интенсивность износа, а также даются рекомендации по уменьшению износа покрытий.

4.1. Движение транспорта На образование колейности непосредственно влияют интенсивность

движения, скорость движения, процентное количество автомобилей с шипованной резиной. При увеличении этих параметров процесс колееобразования усиливается.

Для снижения износа покрытий без ущерба безопасности движения предлагаются следующие меры:

- снижение интенсивности движения на автомагистралях (переориентация транспортных потоков, транзит и т. д.);

- регулирование периода разрешенного использования шипованной резины и ограничение количества шипов на шине;

- ограничение скорости движения в зимний период. 4.2. Материалы покрытий Исследования показали, что к главным факторам, влияющим на

интенсивность износа покрытий шипованной резиной, относятся свойства материалов покрытия и тип асфальтобетонной смеси. Установлено, что наиболее важным фактором являются свойства щебня. К главным характеристикам щебня относятся сопротивляемость абразивному износу и содержание крупной фракции. Рекомендуется применять щебень, прошедший лабораторные испытания в шаровой мельнице (Ball Mill test), и асфальтобетон, испытанный по Праллю (Prall test).Чем больше содержание крупного щебня, тем меньше износ. При проектировании асфальтобетонной смеси следует

52

определять адгезию щебня с битумным вяжущим и необходимость введения адгезионных добавок.

Следующим после щебня по важности фактором является состав асфальтобетонной смеси. Исследования показали, что ЩМА имеет большую износостойкость, чем плотные асфальтобетонные смеси. Битумное вяжущее меньше влияет на износ, чем щебень и состав смеси. Степень этого влияния не поддается количественному определению. Установлено, что в некоторых случаях использование полимерно-битумного вяжущего несколько снижает износ.

4.3. Внешние факторы С понижением температуры наружного воздуха ниже 0° С и повышением

влажности покрытия интенсивность колееобразования растет. На интенсивность колееобразования влажность покрытия влияет сильней, чем низкая температура. Покрытие, обработанное противогололедными реагентами, дольше остается влажным, чем необработанное. Следует учитывать социально-экономический эффект зимнего содержания дорог.

Наиболее важным внешним фактором снижения износа является ограничение использования шипованных шин теми зимними месяцами, когда покрытия покрыты льдом или снежно-ледяным слоем.

4.4. Геометрия дороги Интенсивность износа возрастает на участках разгона и торможения

автотранспорта. К этим участкам относятся кривые, подъемы и спуски, пересечения. На глубину колеи влияет ширина полосы движения. Чем уже полоса движения, тем глубже колея.

Интенсивность колееобразования шипованными шинами можно уменьшить уположением кривых, снижением крутизны подъемов и спусков, сокращением длины переходно-скоростных полос, уширением полос движения.

Важным фактором является поперечный профиль покрытия, ускоряющий сток воды, т. к. влажный асфальтобетон изнашивается шипованной резиной более интенсивно. Устройство основания дорожной одежды из несвязных материалов ускоряет сток воды с поверхности.

4.5. Строительство Установлено, что очень важным условием сокращения колееобразования

на дорогах является качество строительства. На снижение колееобразования шипованной резиной влияют следующие факторы:

- соблюдение требуемой плотности асфальтобетона; - применение подходящего оборудования для производства и укладки

соответствующих смесей, например, ЩМА; - укладка асфальтобетона на сухую поверхность (без воды и ледяной

корки) и при достаточно высокой температуре наружного воздуха; - интенсивное выполнение мероприятий по контролю и гарантированию

качества.

53

Литература 1. Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. – Т. 1: учебник для студ.

высш. учеб. заведений / А. П. Васильев. – М.: «Академия», 2010. – 320 с. 2. Finnish Road Administration, 1996. [Электронный ресурс]. Режим

доступа: URL: tiehallinto.fi. 3. Fridstrom, «Winter Tiresand Chains», 1998. [Электронный ресурс].

Режим доступа: URL: uaa.alaska.edu. 4. «Studded Tires», 2001 [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:

vti.se.

Е. И. Козырева, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, III курс


Ипотечное жилищное кредитование в Российской Федерации: направление и перспективы развития

Ипотечное жилищное кредитование является не только инструментом

ускорения жилищного строительства, но и в целом механизмом ускорения социально-экономического развития страны [1].

Мировой финансовый кризис 2008 г. спровоцировал спад рынка ипотечного жилищного кредитования: повышение ставок по кредитам, ужесточение требований к заемщикам [3]. Последствия кризиса были преодолены, и с 2010 года по настоящее время наблюдается рост рынка: объем выданных кредитов с 2009 по 2013 год увеличился на 788%, количество – на 534%, объем просроченной задолженности вырос незначительно, на 28% [2].

Ипотечное жилищное кредитование является сложным финансовым институтом и требует значительного государственного регулирования [1]. Лидерами на рынке ипотеки по состоянию на 2013 год являютка как раз банки с государственным участием: Сбербанк (48% выданных ипотечных кредитов), ВТБ24 (18%), Газпромбанк (6%), а еще 28% распределяются между 600 банками [4]. Общее количество банков, работающих в сфере ипотечного жилищного кредитования, с 2009 года увеличилось на 13%, или на 74 шт. – с 584 до 658 [2].

В ходе борьбы за потребителей разрабатываются все более специализированные программы кредитования, рассчитанные на удовлетворение потребностей определенных слоев населения.

Доступность ипотечного кредита для конкретного домохозяйства определяется получаемыми доходами, процентной ставкой ипотечного кредита, сроком возврата кредита, возможностью досрочного погашения, величиной первоначального взноса и структурой платежей [6]. С 2009 года, вместе с

54

ростом среднедушевого дохода населения на 48%, сокращается срок кредитования (с 16 до 14 лет), уменьшается процентная ставка (с 14,3% до 12,4%) [2].

Доступность ипотечного жилищного кредитования напрямую зависит от стоимости жилья. Увеличение ввода жилья за рассматриваемый период на 17% определяет большую обеспеченность населения жильем, рост которой с 2009 по 2012 г. произошел на 4,5%. При этом неизбежно повышение цен на жилье, однако их рост составил всего 1,8% [2].

Основной проблемой для банков, работающих в сфере долгосрочного ипотечного кредитования, является проблема привлечения долгосрочных ресурсов, возможностью для этого является залог ипотечных закладных, выпуск ипотечных ценных бумаг [5].

В целях обеспечения реальной доступности ипотечного кредитования для большинства населения РФ необходимы: снижение ставок по кредитам, требований по первоначальному взносу, повышение благосостояния и платежеспособности населения, снижение цен на жилье, государственное регулирование и финансирование ипотечного жилищного кредитования, снижение рисков [6].


1. Безменова Ю. О. Становление и перспективы развития ипотечного кредитования // Бизнес в законе. 2007. № 4. С. 410–412.

2. Официальный сайт Агентства по ипотечному жилищному кредитованию. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.ahml.ru/ru/agency/analytics/statsis.

3. Официальный сайт Русипотеки. История ипотеки в России с 1754 года до наших дней. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rusipoteka.ru/istoria_ipoteki/ipoteka_istoriya.

4. Официальный сайт Русипотеки. Рейтинг ипотечных банков. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://rusipoteka.ru/profi/ipoteka-rejtingi/rejting_ipotechnyh_bankov.

5. Тугушева В. Р., Юняева Р. Р. Проблемы и перспективы развития ипотечного кредитования в России // Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2006. № 6. С. 58–61.

6. Федорович В. О., Конципко Н.В. Аналитический обзор современной системы ипотечного кредитования в России // Проблемы учета и финансов. 2012. № 4 (8). С. 22–25.

55

Д. С. Воронков, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, аспирант

(научный руководитель – доцент Б. Н. Мельков) Особенности проектирования дымоудаления зданий

Сначала приведем определение дымоудаления согласно Федеральному

закону от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 02.07.2013.) [1]: Система противодымной защиты (дымоудаления) – комплекс

организационных мероприятий, объемно-планировочных решений, инженерных систем и технических средств, направленных на предотвращение или ограничение опасности задымления зданий и сооружений при пожаре, а также воздействия опасных факторов пожара на людей и материальные ценности.

Концепция дымоудаления является достаточно древней. Как только человек впервые построил очаг в своем жилище, он сразу осознал необходимость наличия отверстия для выпуска дыма. Современная практика борьбы с задымлением берет начало из 1940-х годов, когда стало очевидным, что по воздуховодам систем вентиляции дым распространяется далеко за пределы очага пожара. Это предопределило появление огнезащитных клапанов и статических систем дымозащиты. При наличии задымления здания статический способ предусматривает остановку всех вентиляторов, в результате этого распространение дыма замедляется из-за изоляции помещений при прекращении воздухообмена (это так называемый базовый метод борьбы с задымлением). Дымозащитные клапаны и динамические системы дымоудаления стали появляться в 1970-х годах, когда стало ясно, что перекрытие путей распространения дыма в статической системе борьбы с задымлением входит в противоречие с необходимостью подачи свежего воздуха в операционные больниц. В операционных подача чистого воздуха на пациента является первым средством защиты от инфекции. Когда идет операция, недопустимо перекрывать подачу чистого воздуха, тем более при задымлении соседних помещений. В динамической системе при возникновении задымления все или какие-то определенные вентиляторы продолжают работать в нормальном или специальном режиме, создавая области избыточного давления в соответствии со сценарием управления распространением дыма. В качестве примера данных систем можно привести атриум с вытяжкой, лестничную клетку с избыточным давлением, создание избыточного давления в лифтовых шахтах и убежищах, другие [2]. Первые серьезные рекомендации по проектированию систем дымоудаления в России были опубликованы в середине 70-х годов XX века.

В Российской Федерации для проектирования систем дымоудаления последовательно издавались, применялись и применяются следующие основные нормативные документы: СНиП 2.04.05.-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»

(отменен)

56

МДС 41-1.99 «Рекомендации по противопожарной защите при пожаре к СНиП 2.04.05.-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (отменен)

СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (отменен)

Федеральный закон от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ (ред. от 02.07.2013) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (действует)

СП 7.13130.2009 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» (приказ МЧС России от 25.03.2009. № 177) (отменен)

Рекомендации НП «АВОК» 5.5.1-2010 «Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий» (отменен)

СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003» (действует)

СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» (приказ МЧС России от 21.02.2013. №116) (действует)

Рекомендации НП «АВОК» 5.5.1-2014 «Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий» (действует) Сооружения, в которых обычно устраиваются системы дымоудаления, –

это высотные здания, больницы, крытые рынки, подземные сооружения, транзитные тоннели, тюрьмы. Помещения внутри зданий с необходимостью установки указанных систем – атриумы, лестницы для эвакуации, лифтовые шахты, убежища, театральные сцены, курительные комнаты.

Рассмотрим особенности проектирования систем дымоудаления многоэтажных зданий, наиболее часто встречающихся.

Основной задачей системы противодымной защиты многоэтажного здания является обеспечение незадымляемости при пожаре лестничных клеток. Эта задача решается путем устройства дымоудаления при пожаре из коридоров или помещений, устройства незадымляемых лестничных клеток и исключением задымления здания через шахты лифтов. Принципиальная схема системы противодымной защиты приведена на рис. 1 [3].

57

1шахт

Дыпроветрипланировпроемовнезависи

В нижнеговерхнегоприменеФедерацна три ти

Н1лестничноткрыты

Рис. 1. При

– помещента лифта; 5

лест

ымоудалеивания, вочной о, использимо от налзданиях, края окоо этажа прние незации классиипа [3]: 1 – незадные клеткым галерея

инципиаль

ние очага п – вентиляттничную к

ние должа такж

отметки ззуемых длличия ествысота конных и древышаетдымляемификации

дымляемоки через ням и пере

ьная схема

пожара; 2 –тор дымоулетку; 7 – в

жно устре из кземли до ля спасентественнокоторых одверных пт 28 м, ноых лестни незадым

ость обенаружнуюеходам (ри

системы прздания:

– коридор эдаления извентилятор

раиватьсякоридоровуровня

ния людейого проветот планирпроемов, ормативныничных кмляемые

еспечиваею (воздушис. 2);

ротиводым

этажа пожаз коридора;р подпора в

я из корив зданинижнего й, верхнетривания ровочнойиспользуыми докуклеток. Плестничн

тся за сшную) зон

мной защит

ара; 3 – лест; 6 – вентилв шахту ли

идоров бий, высокрая око

его этажа[3].

й отметкиуемых дляументами По принятные клетк

счет устрну по балк

ты многоэт

тничная кллятор подпфта.

без естесота котоонных и а превыш

и земли дя спасенирегламентой в Роки подразд

ройства вконам, ло

тажного

летка; 4 – пора в

ственногоорых отдверныхает 28 м,

до уровняия людей,нтируетсяссийскойделяются

входов воджиям и

о т х ,

я , я й я

в и

58

л

Н2при пожлестничн

Н3при пожподпор в

1 – лестниестничную

2 – незадыжаре в обную клетк

3 – незадыаре в объвоздуха в

Рис. 2ичная клеткю клетку; 5

ымляемосбъем лестку при по

Рис. 3

ымляемосъем тамбутамбур-ш

. Незадымлка; 2 – шахт– балкон; 6

сть обесптничной ожаре) (ри

. Незадымл

сть обеспур-шлюзашлюз при

ляемая лестта лифта; 36 – лифтов

ечиваетсяклетки (ис. 3);

ляемая лест

ечиваетсяа перед леи пожаре)

тничная кл3 – шахта дый холл; 7

я за счет (осуществ

тничная кл

я за счет естничной(рис. 4).

летка типа Ндымоудален

– поэтажн

подачи нвляется п

летка типа Н

подачи нй клеткой

Н1: ния; 4 – перный коридо

наружногоподпор в

Н2.

наружногой (осущес

реход в ор.

о воздухавоздуха в

о воздухаствляется

а в

а я

59

С пожаре пклеткамидля созддавленияподземныв подзем

Задявляетсякоридоролифтов, п

Распроизвод

- п -

дымоудавоздухоз(подветр

- ккабин и ш

До«Технич7.13130.2пожарнов лестнигорящегоэтаже плестничн

целью по вертики, необходания в я. Подпоые и наземных этаждачей рася определов и подапри которсчеты сдятся припожар проокна помаления вызаборные ренный) фкабины лшахт лифо вступленеский ре2013 «Оой безопасичную клео помещепожара иную клетк

Рис. 4

предотвркали в здаодимо устних избы

ор воздухемные этажах [3]. счета систление таачи воздурых обеспсистемы и следующоисходитмещения,ыходят напроемы

фасад зданлифтов рафтов. ния в силегламент Отоплениесности» [етку провения (кваили непку и из зд

. Незадымл

ращения аниях, оботраивать ыточногоха создаюажи здани

темы проаких паруха в незпечиваетспротиво

щих исходт на нижне, где воза наветресистем

ния; асполагаю

лу Федерао требове, вентил4] расчетводились артиры) посредстведания нар

ляемая лест

распросторудованнподачу но по отнют такжеия, и в там

отиводымраметров задымляемся незадыодымной дных даннем типовозник пожнный фасподпора

ются на п

ального званиях пляция и ты парамепри открдо улицыенно поружу). Вс

тничная кл

транения ных незаднаружногоношению е в шахтмбур-шлю

мной защивентиля

мые лестымляемост

защитыных [3]: ом этаже жар, и высад зданивоздуха

первом эт

акона от поданной кондици

етров вентрытых двы (открыомещениясе остальн

летка типа Н

продуктдымляемыо воздухак смежн

тах лифтоюзах перед

иты многяторов дтничные кть лестниы многоэ

здания; ыбросныеия, входнвыходят

таже с отк

22 июля безопаснионироватилятороверях на п

ыты дверия, где вные двери

Н3.

тов гореыми лестна в шахтыным помов, соедид такими

гоэтажногдымоудалклетки и ичных клеэтажного

е проемыая дверь т на заве

крытыми

2008 г. №ности» [ание. Трв подпорапути эваки из коривозник пи и окна

ния приничнымиы лифтовмещенияминяющихлифтами

го зданияления изв шахтыеток [3].

здания

ы системздания иетренный

дверями

№ 123-ФЗ1] и СПебованияа воздухакуации отидора напожар, вв здании

и и в м х и

я з ы

я

м и й

и

З П я а т а в и

60

считались закрытыми. С вступлением в силу указанных выше документов расчеты должны проводиться при открытых дверях из коридора в лестничную клетку или из здания наружу [3].

Методики расчетов элементов систем противодымной защиты многоэтажных зданий с примерами изложены в Рекомендациях НП «АВОК» 5.5.1-2014 «Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий» [3].

Отметим также, что много элементов, относящихся к дымозащите, не контролируются инженером ОВК. Поэтому для проектировщика механической системы дымоудаления очень важно координировать свою работу с другими специалистами, чтобы убедиться в надежности и правильном размещении защитных перегородок, проверить электропитание оборудования, связь с пожарной сигнализацией и системой пожаротушения.

Литература 1. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 02.07.2013)

«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». 2. C. E. Magdanz. Основы проектирования систем дымоудаления. АВОК

№ 3 – 2003. 3. Рекомендации НП «АВОК» 5.5.1-2014 «Расчет параметров систем

противодымной защиты жилых и общественных зданий». 4. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование.

Требования пожарной безопасности» (приказ МЧС России от 21.02.2013 № 116).

В. П. Иванова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, III курс


Состояние и перспективы развития закрытых паевых инвестиционных фондов недвижимости в РФ

Паевой инвестиционный фонд – обособленный имущественный

комплекс, состоящий из имущества, переданного в доверительное управление управляющей компании учредителем (учредителями) доверительного управления с условием объединения этого имущества с имуществом иных учредителей доверительного управления, и из имущества, полученного в процессе такого управления, доля в праве собственности на которое удостоверяется ценной бумагой, выдаваемой управляющей компанией. Согласно 156-ФЗ «Об инвестиционных фондах» паевой инвестиционный фонд (ПИФ) не является юридическим лицом.

61

Паевые инвестиционные фонды делятся на открытые, интервальные и закрытые. Паевые инвестиционные фонды недвижимости существуют только в закрытой форме [5].

В России, как и в развитых странах, применяется разделение фондов, предназначенных для квалифицированных и неквалифицированных инвесторов [1].

Сегодня структура ЗПИФН выглядит следующим образом: всего 593 ЗПИФН, из них работают 557; 358 (64%) ЗПИФН предназначены для квалифицированных инвесторов, а 199 (36%) – для неквалифицированных инвесторов; торгуемых на бирже – 24% (142 фонда); для частных инвесторов – 5% (29 фондов) [4].

Стоимость чистых активов (СЧА) всех ЗПИФН по состоянию на май 2014 г. составляет 165 млрд. руб., увеличившись по сравнению с аналогичным показателем за 2013 г. на 1,2%. На долю ЗПИФН, ориентированных на неквалифицированных инвесторов, приходится около 140 млрд. руб. или 86% от СЧА всех ЗПИФН [3].

Барьеры для входа в состав участников ЗПИФН варьируются от 1000 руб. до 100 млн. руб. Основные группы ЗПИФН составляют с порогом инвестирования до 100 и от 500 до 1000 тыс. руб.: 37% и 27% соответственно.

Средневзвешенная доходность по всем фондам за период с февраля 2012 г. по февраль 2013 г. составила 12,07%; при этом наблюдается довольно большой разброс в доходностях за пай, которые варьируются от -100% до 150% за год. Треть всех ЗПИФН показали доходность до 10%, еще 26% показали отрицательную доходность. И примерно пятая часть всех фондов для неквалифицированных инвесторов показала доходность свыше 10% [2].

В настоящее время к положительным сторонам ЗПИФН можно отнести возможность заработать на рынке недвижимости при помощи профессионалов, не располагая суммой, достаточной для прямых инвестиций, а также большой срок инвестирования фондов.

Проблемы развития ЗПИФН состоят в следующем: фонды недвижимости не являются розничными; непопулярность фондов недвижимости из-за низкой инвестиционной активности населения; относительно высокие издержки, связанные с доверительным управлением, выплатой вознаграждений инфраструктурным организациям, основной деятельностью фонда.

Повышение эффективности управления, снижение издержек, увеличение объема биржевых торгов паями, доведение до населения преимуществ данных инструментов, создание новых продуктов и их продвижение, рост прозрачности деятельности фондов – вот основные направления развития ЗПИФ недвижимости. В результате устранения проблем должно начаться реформирование отрасли в сторону ликвидного и популярного розничного рынка, коим в конце концов и должен стать данный сегмент финансового рынка [1].

62

Литература 1. Официальный сайт журнала РЦБ. Режим доступа: http://www.rcb.ru. 2. Официальный сайт Investfunds группа Chonds. [Электронный

ресурс]. Режим доступа: http://www.investfunds.ru. 3. Официальный сайт компании НСКА. [Электронный ресурс]. Режим

доступа: http://nska-invest.ru. 4. Официальный сайт национальной лиги управляющих.

[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.nlu.ru. 5. Федеральный закон от 29.11.2001 № 156-ФЗ «Об инвестиционных

фондах».

П. В. Сингирцова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, III курс


Исследование факторов ценообразования и их влияния на рынок жилой недвижимости в городе Пскове

Рынок недвижимости представляет собой сложную и разнородную

сущность. Даже если речь идет только о рынке городского жилья, то это миллионы квартир со своими уникальными свойствами. На ценообразование рынка жилья в целом влияют такие общеэкономические факторы, как уровень развития страны, объемы валового внутреннего продукта (ВВП), уровень занятости, уровень доходов населения в стране и пр. В г. Пскове стоимость жилья с течением времени принимает различную величину. В связи с этим возник вопрос: «Что влияет на ценообразование рынка жилья в г. Пскове?»

Так сформировалась цель данного исследования – изучить факторы ценообразования и их влияния на рынок жилой недвижимости в городе Пскове.

Объектом исследования стал рынок жилой недвижимости г. Пскова. А именно средняя стоимость 1 кв. м однокомнатных квартир.

Предмет исследования: сделки купли-продажи в период с 2009 по 2013 г. [1].

Исследованию подвергаются факторы, определяющие уровень цен на национальном и региональном рынках в целом.

При анализе факторов ценообразования на рынке недвижимости (РН) принято разделять их на факторы спроса и предложения, внутренние по отношению к РН и внешние, стимулирующие рост цен и тормозящие его, независимые и взаимосвязанные.

В исследовании условно выделим только 2 категории: - факторы спроса, характеризующие объем платежеспособного спроса на жилье;

63

- факторы предложения, характеризующие объем предложения жилья [3]. В процессе исследования было обработано более 1800 сделок купли-

продажи. По полученным данным можно наблюдать следующую динамику изменения цены 1 кв. м в г. Пскове в период с 2009 по 2013 г.

В период с 2009 по 2010 г. средняя стоимость не изменялась, но претерпевала некоторые колебания. Значительный спад стоимости наблюдается в начале 2011 года, в течение последующего полугодия стоимость была относительно стабильной, а в июне 2011 года стоимость пошла на устойчивое повышение вплоть до 2013 года.

Так, за исследуемый период стоимость возросла с 32 000 р. до 38 000 р. Рассмотрим подробно полученные результаты исследования, т.е. каким

образом факторы взаимосвязаны с ценой. 1. Предоставление жилья гражданам (потребность в жилье) устойчиво

играет на повышение цен. По данным статистики, несмотря на то что число семей, получивших

жилые помещения и улучшивших жилищные условия, увеличилось, число семей, состоящих на учете в качестве нуждающихся в жилых помещениях, за исследуемый период тоже увеличилось.

2. Среднедушевые денежные доходы населения в месяц. Доходы населения значительно возросли в рассматриваемый период (с

11 000 р. до 16 000 р.) [2]. Несколько резкое изменение значения можно заметить в 2011 году – в этом году характерно начало интенсивного роста цен на недвижимость.

3. Субсидии на оплату жилого помещения и коммунальных услуг, предоставленные гражданам.

Из графика можно наблюдать волнообразное изменение величины данного фактора.

4. Валовой региональный продукт. По доступным данным можно судить о заметном росте валового

регионального продукта на душу населения. 5. Инфляция. Влияет на фактор ипотечного кредитования, а также на склонность

населения к приобретению жилья. 6. Изменение курсов валют. В общей динамике изменения курсов валют не наблюдается прямой связи

с изменением стоимости жилья. Но более понятной становится связь из следующих графиков. Причем, что интересно, курс евро и доллара связаны противоположно.

7. Заключение ипотечных сделок. При улучшении условий через фактор 1 стимулирует рост цен, при

ухудшении – снижает фактор 1 и перестает стимулировать цены. При высоких темпах роста цен уменьшается объем предложения квартир и ипотечных сделок, что тормозит рост цен.

С 2009 по 2013 г. количество заключаемых ипотечных сделок значительно возросло. В полученных данных количество ипотечных сделок

64

составляет 25%. В течение исследуемого периода наблюдается следующая динамика заключения ипотечных сделок.

8. Средняя стоимость строительства 1 кв. м. Средняя стоимость строительства повысилась, что может говорить о

связи с изменением стоимости жилья. 9. Стоимость строительной продукции. Зависит от наличия производственных мощностей (включая технологии,

оборудование, персонал) у производителей ресурсов, от цен на ресурсы (при низких ценах в условиях недостаточности инвестиций на развитие образуется дефицит ресурсов).

В рассматриваемый период наблюдался значительный рост цен в 2010 году по отношению к 2009. К текущему моменту стоимость значительно снизилась.

10. Конкуренция. Число действующих строительных организаций возросло с 500 до более

чем 850 шт. Также было проведено исследование линейной зависимости между ценой

и влияющим на нее фактором через коэффициент корреляции. Мы установили, насколько тесно связаны между собой выбранные переменные.

Например, такие факторы, как: стоимость строительной продукции; инфляция; изменение курса евро

в рассматриваемый период оказывают обратное влияние на уровень цен, т. е. с увеличением фактора значение результата уменьшается.

Стоит обратить внимание на следующий фактор – заключение ипотечных сделок.

Значение корреляции говорит о том, что линейная прямая связь отсутствует, однако это не означает «отсутствие» зависимости, а лишь указывает на нелинейную связь.

Прочие факторы имеют прямую линейную связь. Соответственно, увеличение факторного признака приводит к повышению результативного.

Так, наиболее хорошую линейную зависимость имеют факторы: субсидии на оплату жилого помещения и коммунальных услуг,

предоставленные гражданам; валовой региональный продукт. Результаты исследования подтвердили, что нет единого фактора,

влияющего на ценообразование рынка жилья в г. Пскове. Таких факторов множество, и каждый из них оказывает влияние в той или иной степени. В рамках исследования удалось установить, что в рассматриваемый период наиболее сильное воздействие оказали: изменение валового регионального продукта; выделение субсидий на оплату жилого помещения и коммунальных услуг; стоимость строительной продукции и среднедушевые денежные доходы населения в месяц.

65

Литература 1. Официальный сайт Федеральной службы государственной

регистрации, кадастра и картографии. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rosreestr.ru.

2. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gks.ru.

3. Стерник Г. М., Стерник С. Г. Анализ рынка жилья для профессионалов. – М.: «Экономика», 2009. – 601 с.

С. В. Пугавьева, ПсковГУ инженерно-строительный факультет, V курс

(научный руководитель – старший преподаватель А. О. Кирпичев)

Универсальный спортивно-оздоровительный комплекс в г. Ярославле на ул. Нагорной, 29

В настоящее время в нашей стране все больше внимания уделяется

проблеме развития и поддержки спорта и здорового образа жизни. Большинство спортивных сооружений построены еще в советское время и нуждаются в реставрации и обновлении, а многие не подлежат ремонту и дальнейшей эксплуатации, поэтому проблема проектирования и строительства новых спортивных сооружений весьма актуальна.

Кроме этого, маломобильные группы населения не должны испытывать существенных неудобств при необходимости доступа к тем или иным объектам, а также должны иметь возможность самостоятельного передвижения в современных зданиях и сооружениях.

Здание запроектировано в черте жилого района города Ярославль и представляет собой каркасно-монолитное двухэтажное здание общей площадью 13 тыс. кʚ. м. Форма, фасад здания и организация прилегающей территории гармонично вписываются в застройку города.

Генеральный план предполагает стоянки для машин, разворотные и разъездные площадки на прилегающей территории основного здания. Запроектированы зоны отдыха и открытые спортивные площадки.

Вертикальная планировка запроектирована в увязке с прилегающей территорией с учетом организации нормального отвода атмосферных осадков и оптимальной высоты увязки здания.

Четыре входа в здание запроектированы с учетом требований условий безопасной эвакуации. На первом этаже располагаются вестибюли, гардеробы, арена и трибуны. Также на первом этаже находятся различные подсобные помещения, инвентарные комнаты, буфет, бильярдная.

66

На второй этаж подъем осуществляется по лестницам с междуэтажными площадками. На втором этаже расположены выходы на верхние ярусы трибун, залы бокса и аэробики, конференц-зал, два кафе, рабочие помещения администрации комплекса, ложа прессы и комментаторская.

В разделе ОПР особое внимание уделяется возможности доступа и комфортного пребывания в здании людей с ограниченными возможностями. На входах предусмотрены пандусы с уклоном 8%, подъем на второй этаж осуществляется при помощи специальных лифтов. В санузлах запроектированы кабинки для инвалидов. В спорткомплексе создан универсальный тренажерный зал, в котором есть возможность заниматься спортом маломобильным людям. В раздевалках запроектированы душевые кабинки для людей с ограниченными возможностями. Все дверные проемы и коридоры имеют необходимые габариты для комфортного движения потоков всех категорий граждан.

Характерной и самой интересной деталью в плане здания является купол диаметром 56 м. Выполнен ребристо-кольцевым со связями, устанавливаемыми через сектор. Опирается на 24 колонны через железобетонное опорное кольцо. Конструкция купола состоит из 24 ребер, установленных в радиальном направлении и соединяемых между собой 4 рядами колец, образующих совместно жесткую пространственную систему. Ребра купола выполнены из двутавра, верхнее опорное кольцо – из швеллера, связи – из уголка, промежуточные кольца – из стальных гнуто-замкнутых профилей квадратного сечения.

Комплекс в Ярославле представляет собой современное сооружение спортивно-оздоровительного направления.


1. Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений под общей редакцией И. Е. Рожина. Москва, Стройиздат 1985.

2. Под редакцией Маклаковой Т. Г. Конструкции гражданских зданий. М., Стройиздат, 1986.

3. Русскевич Н. Л., Ткач Д. И. Справочник по инженерно-строительному черчению. Киев, Будивельник, 1987.

4. СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.

5. Шерешевский И. А. Конструирование гражданских зданий. М., Стройиздат, 1981.

67

А.А. Васильев, М.Б. Семенов, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, V курс

(научный руководитель – доцент Б. Н. Мельков)

Строительство индивидуального жилого дома в г. Пскове с применением стеклопластиковой арматуры в надземных

конструкциях

Композитная арматура – неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отвержденных. Арматуру, изготовленную из стеклянных волокон, принято называть стеклопластиковой (АСП), из базальтовых волокон – базальтопластиковой (АБП), из углеродных волокон – углепластиковой.

В Советском Союзе первые крупные научно-исследовательские работы в области применения композитов начались в 50-е годы прошлого столетия. В 1963 г. в Полоцке был сдан в эксплуатацию цех по опытно-промышленному производству стеклопластиковой арматуры. Примерно в те же годы работы в этом направлении проводились в ЮжНИИ (с 1958 г.), НИИЖБ, ВНИИ стекловолокна, НИИ пластмасс, ЦНИИ Промзданий, ЦНИИС и др. Однако в нашей стране первый этап промышленного применения стеклопластиков в строительстве оказался не совсем удачным из-за недостаточно четкой и устойчивой технологии их изготовления, что приводило в ряде случаев к относительно низкому качеству стержней и большому разбросу получаемых физико-механических характеристик композитов. По этим причинам объем практического использования стеклопластиков в отечественном строительстве не получил должного развития, хотя нельзя не отметить, что в те годы вышел ряд публикаций об успешных теоретических и экспериментальных исследованиях в рассматриваемой области. Политический кризис, развившийся на территории СССР, и дальнейший экономический спад в 90-е годы 20-го столетия в России отодвинули и практически свели на нет научно-теоретические и технологические исследования в этом направлении. С начала текущего тысячелетия в России композиционная арматура начинает все шире использоваться в строительной отрасли в качестве гибких связей в конструкциях утепленных стен жилых и промышленных зданий. В последние годы в России стержни из композиционных материалов начинают применяться (с учетом зарубежного опыта) и в качестве силовой арматуры, предназначенной для повышения прочности бетонов и строительных растворов (для замены стальной арматуры). В России появились ряд предприятий, производящих и предлагающих на рынке строительных материалов композиционные стержни различного исполнения, предназначенные, по версии производителей, «для армирования строительных конструкций». Число таких предприятий постоянно растет.

68

Плюсы АСП. Основными достоинствами стержней из волокнистых полимерных композиционных материалов, обусловливающими преимущество использования их в строительных конструкциях в качестве арматуры, являются:

прочностные характеристики; устойчивость к коррозии и общая химическая активность; теплопроводность; эксплуатационный срок, на который рассчитан материал; легкость; уровень электропроводности; температурная устойчивость; удобство поставки; искробезопасность при разрушении конструкций, армированных

такими стержнями. Арматура из стеклопластика имеет множество достоинств, благодаря

чему активно применяется в строительстве. Тем не менее, этот материал имеет и определенные недостатки, которые обычно не являются критическими, но учитывать их все же необходимо. Они несколько ограничивают сферу использования данного материала. Рассмотрим подробнее минусы стеклопластиковой арматуры.

Минусы АСП: недостаточная термостойкость; низкий модуль упругости; соединения. Потенциальные возможности использования стеклопластиковой

арматуры еще в полной мере не предопределены и не изучены. Однако уже в настоящее время доказано, что стеклопластиковая арматура существенно расширяет и создает новые области использования эффективных, предварительно напряженных строительных конструкций из различных материалов и тем самым способствует техническому прогрессу в народном хозяйстве страны.

В железобетонных изделиях повсеместно заменить стальную арматуру на композитную невозможно.

Из-за существующего соотношения цен со стальной арматурой применение композитной целесообразно и эффективно только в случае необходимости использования ее свойств, которыми стальная арматура не обладает. В первую очередь речь идет о химической стойкости, радиопрозрачности и диэлектрических свойствах.

Для расширения области широкого применения композитной арматуры в строительстве необходимо выполнить следующие мероприятия:

- разработать стандарты, регламентирующие требования к качеству арматуры, ее механическим свойствам и методам контроля;

- разработать строительные нормы, регламентирующие правила расчета и конструирования композитобетонных конструкций и устанавливающие требования к контролируемым параметрам в предельных состояниях;

69

- подготовить предложения по оценке характеристик периодического профиля арматуры;

- разработать типовые решения, обеспечивающие требуемый уровень огнестойкости композитобетонных конструкций;

- стандартизировать гнутые изделия, разработать правила их приемки. До реализации данных мероприятий выполнять проектирование

композитобетонных конструкций возможно только с использованием зарубежных норм проектирования и исключительно под арматуру конкретного производителя.

Проделанные зарубежными исследователями работы открыли широкие возможности для проектирования и возведения различных сооружений из бетона, армированного композиционными стержнями, а также позволили приступить к проектированию и сооружению таких ответственных объектов, как мосты.


1. Андреевская Г. Д, Высокопрочные ориентированные стекло-пластики. М., 1966.

2. Андреевская Г. Д., Зеленский Э. С., Куперман А. М. Методы получения ориентированных нетканых стеклопластиков. – Сб/АН СССР, ордена Ленина ин-т хим. физики. М., 1970.

3. Буров А. К., Андреевская Г. Д. Синтетические волокнистые анизотропные структуры. М., 1952.

4. Зак А. Ф. Физико-химические свойства стеклянного волокна. М., 1962.

5. Зак А. Ф., Манько Ю. П. Прочность и деформации стеклянного волокна при высоких температурах. – Труды/ВНИИСВ, 1953, № 4.

6. Луговой А. Н. «Исследование механических характеристик однонаправленно армированного стеклопластика методом продольного изгиба». Дисс. к. т. н. – Барнаул, 2005 г.

7. Ребиндер П. А., Калиновская А. В. Понижение прочности поверхностного слоя твердых тел при адсорбции поверхностно-активных веществ. – ЖТФ, 1932, № 2.

8. Ребиндер П. А. Поверхностно-активные вещества. М., 1961. 9. Рекомендации по расчету конструкций со стеклопластиковой

арматурой. – НИИЖБ, БелНИИС, Москва, 1978 г. 10. Тихонов В. Б. «Устройства и метод определения долговечности

анизотропных стеклопластиковых стержней». Дисс. к. т. н. – Барнаул, 2011 г. 11. Фролов, Н. П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные

конструкции. – М.: Стройиздат, 1980. – 104 с.

70

Е. А. Тебенькова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, III курс


Современные наружные инженерные сети в малоэтажном строительстве

Наружные сети – это весь комплекс инженерных систем, расположенный

вне здания, предназначенный для нормальной эксплуатации объекта. К ним относятся: наружные сети водоснабжения, наружная канализация, наружный газопровод, наружные тепловые сети, наружные электросети, внешнее освещение, наружные сети связи.

Существуют три типа прокладки наружных инженерных сетей: открытый способ, прокладка сетей в траншеях с последующей засыпкой, закрытый способ.

Наиболее современным является закрытый способ прокладки наружных сетей методом горизонтальнонаправленного бурения (ГНБ).

Метод ГНБ – управляемый бестраншейный метод прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов. Строительство подземных коммуникаций по этой технологии осуществляется в три этапа: бурение пилотной скважины, последовательное расширение скважины и протягивание трубопровода.

Наружное водоснабжение дома может быть двух типов: централизованное и автономное (скважина, колодец).

Устройство скважины: 1. Бурение скважины. 2. Обустройство скважины (необходимо вырыть котлован глубиной около

двух метров над скважиной; произвести монтаж кессона; установить герметичный оголовок).

3. Монтаж автоматики и установка насоса (монтаж скважинного насоса; проведение трубопровода от кессона до дома; установка автоматики для управления насосом).

Кессон представляет собой металлическую герметичную конструкцию, которая предотвращает промерзание трубопровода, оголовка и исключает попадание в скважину грунтовых вод.

И при собственном, и при общем водоснабжении к дому необходимо положить трубы для подачи воды. На настоящий момент одним из самых эффективных и технологичных способов строительства трубопроводов и инженерных сетей является строительство с применением полиэтиленовых труб.

Характеристики полиэтиленовых труб – прочность, легкость и пластичность одновременно – позволяют согнуть трубы на поворотах траншей, пропустить под фундаментом и т. д. Они не поддаются коррозии, не боятся агрессивных сред.

71

Наружная канализация. Местные системы канализации включают: - трубопроводы; - очистительную установку стоков или накопитель; - колодцы (ревизионные, перепадные, поворотные и пр.). Сегодня самыми совершенными системами являются станции биологической

очистки сточных вод. Они представляют собой достаточно компактные устройства, которые обеспечивают очистку стоков до 9598%. К преимуществам станций также относятся: полное отсутствие неприятного запаха, высокая степень очистки, простота монтажа, установка в любой грунт с любым уровнем грунтовых вод, возможность проводить сервис самостоятельно, возможность использования активного ила в качестве удобрения, срок службы полипропилена, из которого изготавливают станции (50 лет).

Минус аэрационной системы глубокой биологической очистки один – электроэнергия, необходимая для работы станции.


1. Официальлный сайт Википедии. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org.

Ю. А. Третьяк, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, V курс (научный руководитель – доцент В. В. Ланцев)

Строительство комплекса загородного отдыха

в Псковской области

До 2020 года у города Пскова стоят большие задачи по развитию туристической инфраструктуры. В них входят: увеличение количества и качественных характеристик коллективных средств размещения; увеличение существующей емкости гостиниц (1,25 тыс. мест) в первую очередь до 1,8 тыс. мест; строительство мини-гостиниц и гостевых домов на 80 мест; строительство мотелей, кемпингов, гостиниц при въезде в город со стороны Санкт-Петербурга, в лесопарковой зоне в районе д. Савохново, по Ленинградскому шоссе, южнее пос. Кресты, в общественно-деловых зонах, вдоль объездной дороги, на территории бывшей шпагатной фабрики; модернизация существующих средств размещения и доведение их до европейского уровня качества.

В связи с данной стратегией развития Псковской области был спроектирован комплекс загородного отдыха.

Участок, отведенный для строительства, расположен вблизи дороги, обеспечивающей хорошую транспортную связь возводимого объекта с городом.

72

Для обеспечения беспрепятственного проезда пожарных машин вокруг возводимого здания выполнены проезды с шириной дорожного полотна. Эти же проезды также служат для доставки товаров к разгрузочным платформам и доступа персонала к служебным парковкам.

На генеральном плане выделяют: административный корпус; кафе; крытая сцена; служебная зона гостиницы; служебная зона учреждения общественного питания; зона посетителей; первая линия домов на 4 постояльца; вторая линия домов на 8 постояльцев; отдельно стоящий огороженный дом на 12 постояльцев. Все здания возводимого комплекса выполнены из дерева, с применением

технологии норвежской рубки, при которой для укладки стен применяют не кругляк, а лежень, то есть двукантный брус, что придает зданиям особую выразительность. Архитектурную выразительность фасадам придают стены и резные колонны из дерева окрашенного в темный цвет, контрастирующие на их фоне резные наличники, ставни, парапеты и ветровые доски светлого оттенка, выдержанные в норвежских традициях.


1. «Станок или лафет». Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). – СПб., 1890–1907.

2. «Стратегия развития города Пскова до 2020 года» Администрации города Пскова, 2011 г.

И. Г. Хоменок, ПсковГУ,

инженерно-строительный факультет, IV курс (научный руководитель – старший преподаватель Н. М. Попова)

Реконструкция одноквартирного жилого дома

Ритм современной жизни заставляет городского жителя все чаще задумываться о приобретении загородной недвижимости не только для проведения досуга и отдыха, но и в качестве постоянного места жительства.

Естественно, что для осуществления подобного желания необходимо как минимум иметь земельный участок с пригодным для жилья строением. В большинстве случаев в состав подобных приобретений уже входят дома и

73

другие постройки, которые могут еще долго и исправно служить новому владельцу после грамотно проведенной реконструкции.

Реконструкция жилого дома сегодня обходится недешево. Так почему же она является такой востребованной? Потому что здания и физически, и морально подвержены износу. Помимо этого, у хозяев могут возникнуть новые требования к имеющейся площади, которую требуется реконструировать под жизненно необходимые помещения. Или же просто необходимо придать внешнему облику постройки более эстетичный вид. Реконструкция дома поможет сделать внешний вид дома более современным, а внутренние помещения – более комфортными.

Большое значение в реконструкции жилого дома имеет устройство мансардного этажа в чердачном пространстве. Устройство мансарды позволяет наиболее максимально использовать жилую площадь, значительно экономя пространство, да и средства, затраченные на строительство. Устройство мансарды этажа на месте чердачного помещения или на плоской крыше зданий сокращает теплопотери через кровлю. Если соблюдать все технологические тонкости устройства мансарды, можно существенно сократить расходы, связанные с ремонтом кровли.

Устройство мансардной крыши имеет свои отличия, которые обусловлены тем, что она подвергается различным воздействиям не только сверху, но и снизу: теплый влажный воздух из жилых помещений поднимается вверх и в виде конденсата выпадает на внутренней поверхности мансарды. В связи с этим необходимо строго соблюсти требования, предъявляемые к конструкции мансардной крыши, а именно позаботиться об устройстве теплоизоляции, гидроизоляции и пароизоляции. Устройство мансарды имеет самую большую общую поверхность соприкосновения с внешней средой, поэтому требует эффективной и тщательной теплоизоляции.

Реконструкция дома включает в себя целый комплекс не только строительных, но и технических мероприятий, которые коснутся изменений в плане показателей, таких как перепланировка помещений, а также строительный объем к существующей площади постройки, или же инженерная оснащенность здания. Все эти изменения помогут изменить уже существующие условия эксплуатации площади постройки и восполнить физический и моральный износ.

Прежде чем начнется реконструкция дома, требуется разработать проект реконструкции. И только после полного согласования его с владельцем дома начнутся строительно-монтажные работы.

Современные технологии и материалы в строительстве позволяют улучшить качество, прочность, устойчивость, эстетичность внешнего вида жилого дома, уменьшить теплопроводность существующих ограждающих конструкций, повысить уровень комфорта.


1. СП 55.13330.2011 «Здания жилые одноквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-02-2003».

74

2. СП 53.13330.2011 «Планировка и застройка территорий садоводческих (дачных) объединений граждан, здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 30-02-97*».

3. СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003».

Д. С. Яковлев, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, I курс

(научный руководитель – доцент В. В. Ланцев)

Системы врубок и соединений в деревянном домостроительстве

Доклад посвящен строительству срубных построек. Более подробно

рассмотрены традиционные системы врубок и соединений, применяемые русскими плотниками. Помимо систем соединений бревен также уделено внимание и другим аспектам деревянного домостроительства:

1. Свойства древесины как строительного материала – доступность, относительная простота конструирования, долговечность и положительные эксплуатационные свойства.

2. История деревянного зодчества, опыт древних плотников и основные принципы возведения жилища (компактность, защищенность от влаги, холода, ветра и т. д.).

3. Породы древесины, используемые в строительстве (наиболее часто используемые ввиду своей невысокой стоимости и универсальности – сосна, осина и более дорогие породы, такие как лиственница, кедр, псевдотсуга).

4. Инструменты, используемые для обработки дерева и в строительстве срубных построек.

В докладе представлено несколько самых распространенных видов врубок: как с остатком, так и без остатка.

Представленные виды врубок различаются по сложности изготовления. Простейшие виды врубок – в обло, в охлоп, в охряп; наиболее сложные – норвежская, канадская и шведская врубки. И промежуточный вариант – модифицированные простейшие врубки (рубка в курдюк, в крюк, обло-охлоп с присеком и т. д.).

Также рассмотрены положительные и отрицательные свойства различных типов соединений. Показаны примеры построек с применением перечисленных видов врубок и соединений.

Литература 1. Виды врубок. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://kedroff.ru/srub/felling.

75

2. Влияние русского домостроительства на зодчество скандинавских стран. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.perunica.ru/zodchestvo/2049-istoki-russkogo-domostroitelstva-i-ego-vliyanie.html.

3. Дерево как строительный материал. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.e-concrete.ru.

4. Деревянное зодчество Скандинавии. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.academia.edu/5835627/_Wooden_architecture_of_ Scandinavia._St._Petersburg_University_2011.

5. Деревянное зодчество Древней Руси. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://slavyanskaya-kultura.ru/art/ruskoe-zodchestvo/ruskoe-derevjanoe-zodchestvo-drevnei-rusi.html.

6. История возникновения деревянного зодчества. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.natdom.ru/index.php/articles/2.

7. Рубка в лапу. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://russkaya-banja.ru/steny/stroim-srub/132-rubka-sruba-v-lapu.html.

8. Русская изба. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ru-izba.ru/history.html.

Д. И. Яковлева, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, III курс


Современные внутренние инженерные сети в малоэтажном строительстве

Внутренние инженерные сети – обобщенное название для всех

коммуникационных систем жилых домов, офисных и производственных помещений. Это понятие включает в себя водопровод, канализацию, отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха, слаботочные системы, электрооборудование и электроснабжение.

Как правило, внутренние инженерные сети планируются еще на этапе архитектурного проектирования зданий. При их разработке обязательно учитываются соответствующие технические требования к размещению подобных коммуникаций.

Подключение к инженерным сетям здания – это трудоемкий процесс не только на стадии прокладки внутренних инженерных сетей, но и на стадии подписания разрешительной документации на подключение к общим сетям города.

Система отопления – это комплекс устройств, выполняющих функцию отопления, включающий генератор тепла, теплосеть, насос, устройства

76

автоматического поддержания температуры в помещениях, радиатор отопления, конвекторы.

Все системы обогрева можно условно разделить на традиционное отопление (когда жидкий теплоноситель нагревается, а затем, проходя по системе труб и радиаторов, отдает тепло отапливаемым помещениям), воздушное (когда в качестве теплоносителя используется воздух, подаваемый после подогрева в отапливаемые помещения) и электрическое прямое отопление (нагрев помещения осуществляется без теплоносителя и электрическая энергия непосредственно преобразуется в тепловую).

Газовое отопление – вид отопления, при котором в качестве топлива используются горючие газы, а отопительные приборы, приспособленные для сжигания газа, устанавливаются непосредственно в обогреваемых помещениях.

Водяное отопление. Среди систем отопления загородных домов также большое распространение получила водяная система отопления. Ее работа осуществляется за счет искусственной или естественной циркуляции воды. Теплоноситель в системах отопления.

Электрическими называют такие системы отопления, в которых преобразование электрической энергии в тепло происходит без применения промежуточных теплоносителей. Этот вид отопления не слишком распространен в России, однако в определенных условиях может стать наиболее оптимальным вариантом.

Сейчас у населения нашей страны популярны газовые и электрические устройства для отопления домов. Однако не везде проведен природный газ, а цена электричества велика и постоянно растет. К тому же перебои с поставками электрической энергии во многих населенных пунктах случаются довольно часто.

Весьма востребованы современные котлы на твердом топливе. Они обеспечивают нормальный уровень проживания в загородном доме и не зависят от сетей электрического и газового снабжения. В качестве топлива этих устройств могут быть уголь, дрова, древесные брикеты.


1. Википедия – свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org.

А. О. Мартынова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, II курс


Творчество Кензо Танге Кензо Танге родился 4 сентября 1913 года в маленьком городе Имабари на

острове Сикоку на юге Японии. С 1935 по 1938 год он учился на архитектурном факультете Токийского университета, по его окончании стал работать в ателье

77

архитектора Кунио Маэкава. В период работы у Маэкавы Танге написал свой первый литературный труд – эссе о Микеланджело (1939). Будучи еще студентом, он получил премию Тацуно.

В первые послевоенные годы Танге создал несколько градостроительных проектов, самым крупным из которых был генплан Хиросимы (1947 год). Работа над генеральным планом Хиросимы стала для Танге как бы подготовительным этапом к проектированию Мемориального комплекса мира в этом городе (1949–1956). В 1951–1953 годах Танге строит собственный дом в пригороде Токио. Деятельность Танге в 50-е годы была связана со строительством крупных общественных зданий, типы которых были новыми для Японии. Большую часть заказов его мастерской составляли здания для выборных органов местной администрации.

Тема традиций и их роли для творчества современного художника в 50-е годы преобладает в литературных работах Танге. Большим эссе в книге «Кацура. Традиции и творчество в японской архитектуре» (1960) он как бы подводит итог своим размышлениям о двойственности японской традиции, стремится предметно показать борьбу в ней двух культур – простонародной и аристократической. К подобному типу эссе относится и книга о святилище в Исе, опубликованная двумя годами позже.

Участвовал в работе над проектом Всемирной выставки ЭКСПО-70 в Осаке. Одновременно с работами для выставки Танге руководил целой серией архитектурно-градостроительных проектов, выполнявшихся группой «URТЕК» и его мастерской в Токийском университете.

Кензо Танге скончался 22 марта 2005 от сердечного приступа в возрасте 91 года. Его похороны состоялись в возведенном по его проекту соборе Святой Марии в Токио (1964). Кензо Танге до конца жизни остался верен идеалам модернизма, отвергая эклектические находки постмодернистской архитектуры. Простота и элегантность форм его построек – результат внимания как к шедеврам западных архитекторов, так и к традициям японского культового строительства.

Выдающиеся работы архитектора: Кафедральный собор Святой Марии в Токио (1964 г.) Комплекс олимпийских сооружений в Токио 60-х гг. План Токио – 1960 г. Административное здание Сидзуокской компании прессы и радио в

Токио (1966 – 1967 гг.). Кензо Танге, бесспорно, крупнейший японский архитектор прошлого

столетия. Его творчество по своему характеру глубоко национально, однако вместе с тем Танге принадлежит к числу зодчих, чье значение не ограничено рамками национальной культуры. Произведения Кензо Танге этих двух десятилетий относятся к наиболее выдающимся достижениям современной архитектуры.

78

Литература 1. Кензо Танге. 1949–1969. Архитектура и градостроительство. Пер. с нем.

М.: Стройиздат, 1978. 2. Кензо Танге. Архитектура Японии. М.: Прогресс, 1957.

К. М. Сергеева, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, II курс


Общество Современных Архитекторов (ОСА)

Данная организация была создана в конце 1925 г. Учредителями ОСА стали: A. Веснин, М. Гинзбург, Я. Корнфельд, B. Владимиров, А. Буров, Г. Орлов, А. Капустина, А. Фуфаев, В. Красильников.

За все время существования наиболее выдающимися проектами были: • Проект Дворца Труда в Москве – неосуществленное здание 1922–

1923 годов. В центре столицы (на месте нынешней гостиницы Москва) планировалось возведение грандиозного комплекса, который сочетал бы в себе функции Дома Советов, Дворца съездов, театра, Дома культуры, горкома партии, музея, столовой и т. п.

• Проект Московского отделения газеты «Ленинградская правда». Веснины создали миниатюрное, стройное шестиэтажное здание, которое включало не только офис и редакционные помещения, но и газетный киоск, вестибюль, читальный зал (одна из задач конструктивистов заключалась в том, чтобы на малой площади сгруппировать максимальное количество жизненно необходимых помещений).

• Проект «Гостиница». Ритмическое построение данного объекта, выражающееся в четырех вертикальных элементах, доходящих высотою до 160 метров, создает зрительную протяженность.

Была установлена связь с передовыми архитектурными группировками заграницы. Благодаря этой связи ОСА имела возможность быть в курсе архитектурной жизни Западной Европы и Америки. Учитывая нераздельную связь строителя с потребителем, основной задачей данного общества является широкая пропаганда идей современной архитектуры не только среди специалистов-архитекторов, но и среди широких масс населения. Основное стремление ОСА – использовать в нашем строительстве новейшие технические достижения, создавать функционально оправданную планировку зданий, ввести в проектирование типизацию и т.п.

В архитектурной практике второй половины 20-х годов и в борьбе группировок заметная роль принадлежала основному ядру конструктивистов, объединившемуся в ОСА и активно участвовавшему в строительстве.

79

В 1930 году ОСА было преобразовано в Сектор архитекторов социалистического строительства (САСС) при Всесоюзном архитектурно-научном обществе. В 1932 году деятельность ОСА-САСС прекратилась в связи с организацией Союза архитекторов СССР.


1. История Советской Архитектуры. М., 1962 г. 2. История Советской Архитектуры 1926–1932. М., 1970 г. 3. Русские архитекторы. История русского зодчества в биографиях ее

творцов. Н. Лохова. 2004 г.

А. С. Субботин, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, II курс


Структурализм

• Структурализм появился в СССР в 20-х годах 20 века. • Материалы используются стандартные: камень, кирпич, дерево. • Многое зависит от интуиции архитектора. • Коммуникации в зданиях вынесены отдельно. • Структурализм не только учитывает функции сооружения, но и отражает гармоничные аспекты. • Структурализм группирует основные и вспомогательные помещения, разумно организовывая пространство. • Получил широкое применение как в общественных, так и в жилых зданиях. • Распространился по всему миру. • Проявился преимущественно в архитектуре. • Противостоял конструктивизму. • Используются новые конструктивные формы и традиционные. • На смену ему пришел Hi-Tech 80-х–90-х годов.

СТРУКТУРАЛИЗМ – художественное явление, проявившееся преимущественно в архитектуре. В 1959 году на Международном Конгрессе Архитекторов был принят манифест Структуралиста. Структурализм активно работает с традиционными материалами: камнем, кирпичом, деревом. Для структурализма характерны яркость и индивидуальность замысла, чистота линий. Очень многое отдается на откуп интуиции архитектора, результатом чего становится форма. Направление структурализма чаще всего связывают с творчеством американского архитектора Л. Кана. Он группирует основные и вспомогательные помещения в самостоятельные объемно-пространственные элементы.

80

К. Танге, Н. Василевский, Ю. Степанчук, Н. Канчели, Л. Кан, Ф. Л. Райт, Р. Саржер, Уильям Перейра.

Сущность структурализма в архитектуре заключается в образе сооружения на базе обусловленной формы.

• Структурализм использует возможности новых конструкций не только по техническим показателям, но и по их форме.

• Структурализм работает с традиционными материалами. • Структурализм группирует основные и вспомогательные

помещения, разумно организовывая пространство. • Структурализм учитывает не только функции сооружения, но и

отражает гармоничные аспекты. Многие стороны зависят только от творчества архитектора.

Литература 1. БСЭ М. «Советская энциклопедия». 1976. 2. Гуляницкий Н. Ф. «История архитектуры». М., Стройиздат, 1984. 3. Иконников А. В. «Историзм в архитектуре». М., Стройиздат, 1997. 4. Маклакова Т. Г. «Архитектура двадцатого века». М.: Изд-во АСВ.

2001. – 200 с.

81

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ

А. Н. Андреев, ПсковГУ,

механико-машиностроительный факультет, V курс (научный руководитель – доцент Д. В. Гринев)

Усовершенствование устройства для зачистки в полевых условиях контактных поверхностей труб газонефтепроводов

В настоящее время в связи с развитием межгосударственных и

внутригосударственных экономических связей в сфере купли-продажи природного газа и нефти крайне актуальной является задача транспортировки газонефтяного сырья на большие расстояния. С этой целью используются магистральные газонефтепроводы.

Газонефтепровод представляет собой стальную трубу, собранную из труб диаметром от 720 до 1420 мм и рабочим давлением 11,8 МПа. Длина поставляемых заводом труб находится в пределах от 10,5 до 18,3 м.

Для прокладки газонефтепровода необходимо сваривать трубы между собой. Причем делать это приходится в полевой обстановке, в условиях неопределенных погодных и ландшафтных условий.

Для прокладки газонефтепроводов в полевой обстановке разработан комплекс контактно-стыковой сварки [1]. Принцип его работы прост: трубы торцами прижимают некоторым усилием, через стык пропускается электрический ток в течение определенного времени, происходит нагрев металла в зоне контакта до температуры плавления, электрический ток выключается, деталь охлаждается и кристаллизуется сварной шов, снимается нагрузка. Затем после кристаллизации сварных швов с помощью гратоснимателя удаляют наплыв металла с поверхности трубы для улучшения качества шва.

В данный комплекс входит автоматизированное устройство для зачистки контактных поверхностей труб перед контактно-стыковой сваркой, которое зачищает контактные поверхности труб по внутреннему диаметру. Делается это для улучшения контакта и уменьшения потерь электрического тока на токопроводящих зажимах за счет уменьшения сопротивления.

Рассмотрим конструкцию устройства зачистного, представленного на рис. 1. Оно состоит из 3 основных узлов:

– блок зачистной (позиция 1); – блок зажимной (позиция 2); – несущая рама (позиция 3). Опыт эксплуатации устройства зачистного выявил ряд недостатков:

1) недостаточно жесткая несущая рама, которая прогибалась под собственным весом устройства;

2) нет гарантированной зачистки внутренней поверхности трубы на 3600;

82

3) нет наличия пылеотвода из зоны зачистки трубы.

Рис. 1. Автоматизированное устройство для зачистки контактных поверхностей труб перед контактно-стыковой сваркой.

С целью устранения данных недостатков были приняты следующие

конструктивные решения: 1. Спроектирована более жесткая несущая рама, составленная из

стальных труб квадратного сечения и дополнительно усиленная косынками (рис. 2).

Рис. 2. Несущая рама устройства зачистного усовершенствованная.

83

2. Изменена конструкция траверс, удерживающих зачистные головки. Это позволит гарантированно зачистить трубу на 3600 (рис. 3).

Рис. 3.Траверса усовершенствованная.

3. Спроектирована система пылеотвода, состоящая из фитингов, шлангов

и насоса (рис. 4).

Рис. 4. Система пылеотвода.

Таким образом, спроектирована усовершенствованная конструкция

автоматизированного устройства для зачистки контактных поверхностей труб перед контактно-стыковой сваркой. Это позволит существенно повысить эксплуатационные характеристики агрегата, а значит и качество прокладываемого магистрального газонефтепровода.

84

Литература 1. Контактно-стыковая сварка оплавлением для сухопутных

трубопроводов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.zao-usm.ru.

В. С. Белокрылов, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, V курс

(научный руководитель – профессор А. А. Енаев)

Автомобиль с летными эксплуатационными свойствами Большая протяженность территории Российской Федерации, сложный

рельеф, наличие местностей с низкой несущей способностью грунтов – все это создает проблему перемещения людей и транспортировки грузов.

Строительство дорог сопровождается огромными финансовыми затратами, поэтому возникает необходимость создания универсальных транспортных средств, способных летать, плавать и ездить.

В создании универсальных транспортных средств достигнуты значительные успехи. Так, к примеру, современная промышленность уже освоила серийный выпуск транспортных средств, способных ездить и плавать. В направлении же транспортных средств, которые могли бы ездить и летать, делаются первые шаги.

Привлекательность идеи создать летающий автомобиль состоит в том, что данный тип транспортного средства объединяет в себе эксплуатационные свойства автомобиля и самолета, что позволяет ему передвигаться по воздуху с высокой скоростью на значительные расстояния и быть независимым от автомобильных дорог.

На кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» Псковского государственного университета спроектирован автомобиль с летными эксплуатационными свойствами, который представляет собой совокупность автомобиля и летательного аппарата.

Автомобиль с летными эксплуатационными свойствами (рис. 1) состоит из несущего кузова 1, передних 2 и задних 3 воздушных винтов, двигателя внутреннего сгорания 4, сцепления 5, коробки переключения передач 6, ведущих управляемых 7 и ведомых 8 колес, генератора электрического тока 9 и аккумуляторных батарей 10.

При движении по дороге автомобиль передвигается при помощи двигателя внутреннего сгорания 4, крутящий момент которого преобразовывается в трансмиссии и подводится к передним ведущим управляемым колесам 7. Управление во время движения осуществляется так же, как и обычным автомобилем.

85

Длгоризонтразных нодинаковсимметрзадней чувеличеносуществэлектричсгоранияуправленвоздухе происходразными

1

передач; 7

Пеобратно водитель

Тягпоказал, двигателчастоте при част

ля подъемтально ранаправленвый диаично его части авнный, отнвляется ческого я. Воздушния. Высоосуществдит путеи угловым

Рис. 1.1 – несущи

4 – двигат7 – ведущи

еревод авне тре

ьского меговый рачто для

ль внутревращениятоте вращ

ма автомасположениях и саметр ипродольн

втомобиляносительн

электртока, пршные виота полетвляется см изменеми скорос

. Автомобий кузов; 2 тель внутреие управляе

то

томобилябует фиеста с помасчет авто движениеннего сгя 6000 обения 4000

мобиля венных ви разнымии располной оси, я друг нно первыодвигателриводимоинты 2 ита задаетсс помощения углатями вращ

биль с лет– передниееннего сгоремые колесока; 10 – ак

я из режиизическихмощью элеомобиля ия с макгорания б/мин и м0 об/мин.

в воздухинта, имеи угловыложены а третий над другых двух влями, ого в дви 3 подкся водитеью контра наклонщения во

тными эке воздушнырания; 5 –а; 8 – ведоккумулятор

има движх усилийектроннос летнымксимальнос максимаксимал. Расход т

х и полееющих в

ыми скоров переи четвером на пинтов, дипитающивижение ключаютселем, а строллеровна автомоздушных

сплуатациые винты; 3сцеплениемые колесарные батар

жения по й. Вся пого блока ми эксплуой скоросмальной льным крутоплива п

ета исповозможноостями, идней чартый винтпродольноиаметр, вимися двигател

ся электртабилизац. Перемеобиля, чтх винтов.

ионными3 – задние ; 6 – короба; 9 – генереи

дороге вподготовкуправленуатационстью 145мощностутящим мпри равно

ользуютсяость вращиз них двасти автты располой оси ивращение от гелем внуронным ция автомещение вто обеспе

и свойствавоздушныебка переклюратор элект

в режим ка происния. ными сво

5 км/ч нетью 76 моментоммерном д

я четырещаться вва имеюттомобиляложены ви имеюткоторых

енератораутреннегомодулеммобиля в воздухеечивается

ами. е винты; ючения трического

полета исходит с

ойствамиеобходимкВт прим 142Н·мдвижении

е в т я в т х а о м в е я

о

и с

и м и м и

86

на пятой передаче будет прогрессивно возрастать от gs=3,58 л/100 км при скорости Vа=19,3 км/ч до gs=12,64 л/100 км при скорости Vа=145 км/ч.

Проведенный расчет основных силовых параметров автомобиля с летными эксплуатационными свойствами при горизонтальном полете показал, что минимальная тяга воздушного винта должна составлять Р=3678,75 Н при частоте вращения передних воздушных винтов nпер=2545 об/мин и задних воздушных винтов –– nзад=690 об/мин. Скорость полета при этом будет составлять Vа=118 км/ч.

Спроектированный автомобиль с летными эксплуатационными свойствами имеет характеристики, приведенные в табл.

Таблица Характеристики автомобиля с летными эксплуатационными свойствами

Тип двигателя бензиновый, рядный, 4-цилиндровый

Максимальная мощность, кВт, при об/мин 76 при 6000 Максимальный крутящий момент, Н·м, при об/мин 142 при 4000 Максимальная скорость:

при движении по дороге, км/ч при полете, км/ч

145 118

Длина, мм 4483 Ширина, мм 2300 Взлетная масса, кг 1500

Изготовление и ввод в эксплуатацию автомобилей с летными

эксплуатационными свойствами позволит решить задачу доставки грузов и пассажиров «от порога к порогу», в первую очередь, в труднодоступные районы, которые оторваны от сети дорог.


1. Бауэрс. Летательные аппараты нетрадиционных схем / Пер. с англ. – М.: МИР, 1991. – 320 с., ил.

2. Енаев А. А., Кравчук Е. В., Лещенко Н. В. Летающий автомобиль / Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки, № 2, 2005. – С. 140–148.

3. Патент на полезную модель №128556 Российская Федерация, МПК B60F 5/02. Летающий автомобиль. А. А. Енаев, Е. В. Кравчук, Н. В. Лещенко. – 2012146180; Заявлено 29.10.2012.

87

С. Б. Манфановский, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет,

аспирант 3-го года обучения (научный руководитель – профессор А. А. Енаев)

Конструктивные отличия колес с внутренним подрессориванием

и особенности их изготовления

Эффективная система подрессоривания, защищающая от воздействий неровностей дороги, является важной составляющей современного транспортного средства, которая значительно повышает эксплуатационные свойства.

Одним из основных эксплуатационных свойств транспортных средств является плавность хода, поскольку это свойство непосредственно влияет на трудоспособность и здоровье водителя и пассажиров, сохранность перевозимого груза и скорость движения.

Наибольшие ограничения скоростей движения, обусловленные несовершенством систем подрессоривания, возникают при движении по неровным дорогам, которые составляют значительную часть общей сети дорог Российской Федерации.

При движении транспортного средства по таким дорогам возникают удары о неровности и отрывы колес от дороги, приводящие к значительным, в первую очередь вертикальным, ускорениям подрессоренных и неподрессоренных масс транспортного средства и, как следствие, к значительным вертикальным нагрузкам ходовой части и несущей системы. Средняя скорость движения автомобиля по неровным дорогам [1] уменьшается в 2–3 раза, расход топлива на единицу пути увеличивается в 1,5–2 раза и себестоимость перевозок возрастает в 2–2,5 раза по сравнению с движением по дорогам с усовершенствованным покрытием.

Существующие конструкции систем подрессоривания колесных транспортных средств [2] не позволяют разрешить следующее техническое противоречие: с одной стороны, большая нагруженность несущей системы и ходовой части, ограниченные возможности по преодолению единичных препятствий вызывают необходимость использования «мягкой» и длинноходовой подвески. С другой стороны, требование обеспечения поперечной устойчивости не позволяет применять «мягкую» длинноходовую подвеску. Это техническое противоречие возможно преодолеть с помощью принципиально новых конструкций систем подрессоривания, а также с применением новых материалов с широким спектром рабочих характеристик.

На кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» Псковского государственного университета разработан колесный движитель с внутренним подрессориванием (КВП) для повышения плавности хода транспортных средств и изготовлен его опытный образец.

88

Колесо с внутренним подрессориванием (рис.1) состоит из раздельно выполненных диска 1 и обода 2, соединенных упругим элементом 3, изготовленным из полимерного материала в виде замкнутого кольца с торцевой перфорацией. На ободе 2 установлена пневматическая шина 4.

Рис. 1. Колесный движитель с внутренним подрессориванием.

1 – диск колеса; 2 – обод колеса; 3 – упругий элемент; 4 – пневматическая шина

Ключевым элементом в конструкции КВП является упругий элемент. Как

уже было упомянуто выше, упругий элемент изготовлен из полимерного материала в виде замкнутого кольца с торцевой перфорацией, при этом следует отметить, что перфорация по своему сечению может быть различной геометрии и размера.

Экспериментальные исследования по моделям КВП показали, что геометрия перфорации не будет оказывать существенного влияния на значение коэффициента нормальной жесткости внутреннего подрессоривания. Более существенное влияние геометрия перфорации скорее окажет на надежность и долговечность упругого элемента, поскольку в режиме эксплуатации происходит сложное нагружение упругого элемента моментами и силами, различными по своим величинам и направлениям. Предлагается геометрию перфорации выбирать такую, при которой будет создаваться наименьшее число точек концентрации напряжений, а также опасных и критически нагруженных сечений в теле упругого элемента. Кроме этого, сегменты перфорации должны хорошо работать на сжатие и растяжение и одновременно воспринимать действие тормозного или крутящего моментов и боковых сил увода. Таким образом, можно сделать вывод о том, что геометрия торцевой перфорации должна быть максимально равномерной по всему объему упругого элемента подобно сетке или губке, чтобы обеспечить равномерность коэффициента

89

нормальной жесткости внутреннего подрессоривания по осевым сечениям колеса, а также для исключения дисбаланса колеса.

Главным образом влияние на коэффициент нормальной жесткости упругого элемента окажет соотношение объема пустот и объема полимера в общем объеме упругого элемента, а также характеристики и свойства полимера, поскольку, применяя различную геометрию и размер перфорации, получить нужное значение коэффициента нормальной жесткости упругого элемента может не представиться возможным по причине неподходящих характеристик материала упругого элемента.

Для получения оптимальных параметров внутреннего подрессоривания рекомендуется варьировать лишь размерами перфорации упругого элемента и твердостью полимерного материала, из которого оно изготавливается.

Исходя из вышесказанного, следует, что для изготовления КВП стоит решить ряд задач по подбору оптимальной геометрии перфорации, ее размеров и полимерного материала для обеспечения требуемого значения коэффициента нормальной жесткости упругого элемента и всех эксплуатационных свойств колеса в целом.

Для экспериментальных исследований и испытаний КВП, а также оценки работы полимерного упругого элемента был изготовлен опытный образец такого колесного движителя (рис. 2).

Рис. 2. Опытный образец колесного движителя

с внутренним подрессориванием. При изготовлении КВП учитывались основные требования к

конструкции, а именно: обеспечение прочной связи упругого элемента с диском и ободом колеса; отсутствие резьбовых и иных разъемных соединений в креплении

упругого элемента;

90

соблюдение соосности упругого элемента, диска и обода колеса; минимальная неравномерность коэффициента нормальной жесткости по

периметру колеса; минимальный боковой увод; минимальное биение и дисбаланс; легкость монтажа и демонтажа пневматической шины.

В качестве полимерного материала для изготовления упругого элемента были выбраны литьевые полиуретановые эластомеры горячего отверждения.

Технология и оборудование для изготовления такого КВП определялись техническими условиями изготовления полимерного материала:

температура отверждения преполимера – 100–120о С; остаточное давление при дегазации преполимера – 200–600 Па; время отверждения – 16–24 ч.

В соответствии с этими условиями были разработаны технология и оборудование для изготовления КВП. Одной из особенностей технологии является тот факт, что диск и обод колеса в свою очередь являются частью литьевой формы (рис. 3).

Рис. 3. Литьевая форма для изготовления колесного движителя

с внутренним подрессориванием. 1 – диск колеса; 2 – стержень; 3 – установочная платформа;

4 – направляющая вставка; 5 – обод колеса С целью обеспечения прочной связи полимера и стальных диска и обода

колеса поверхности последних были покрыты специальным составом –– адгезивом (праймером). Литьевая форма со стержнями были покрыты антиадгезивом для обеспечения легкого извлечения готового изделия из формы.

Проведенные предварительные исследования в лабораторных условиях на специально разработанном и изготовленном стенде для статических и динамических испытаний колесных движителей [3] позволили определить

91

упругие и демпфирующие свойства КВП и наметить пути поиска оптимальных значений этих свойств.

Применение КВП в первую очередь предполагается на транспортных средствах, не имеющих подвески, а также с установленной на них подвеской, что увеличит плавность хода такого транспортного средства и уменьшит динамические нагрузки на агрегаты трансмиссии. Также данные колесные движители могут применяться на транспортных средствах взамен подвески, что существенно упростит конструкцию ходовой части и уменьшит массу неподрессоренных частей и всего транспортного средства.


1. Белоусов Б. Н., Шухман С. Б. Прикладная механика наземных тягово-транспортных средств с мехатронными системами. Монография. – Под общей редакцией докт. техн. наук, профессора Б. Н. Белоусова. М. : Агроконсалт, 2013. – 612 с.: 62 ил.

2. Белоусов Б. Н., Попов С. Д. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. Конструкция. Теория. Расчет. / Под общ. ред. ɹ. ʅ. Белоусова. – М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 728 с.

3. Манфановский С. Б., Енаев А. А. Колесный движитель с внутренним подрессориванием и основы его теоретического представления. Вестник Псковского государственного университета. Серия «Экономические и технические науки». – Выпуск 2. – Псков : ПсковГУ, 2013. – 312 с.

4. Енаев А. А. Основы теории колебаний автомобиля при торможении и ее приложения. – М. : Машиностроение, 2002, 341 с ил.

5. Енаев А. А., Петров С. А. Заявлено 07.10.2010; Опубл. 10.01.2012. Патент № 2438878 Российская Федерация, МПК В60В 9/04. Колесо с внутренним подрессориванием.

Ю. В. Михайлов, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, магистрант 1-го курса

(научный руководитель – доцент Д. В. Гринев)

Усовершенствование конструкции гидравлического манипулятора для передвижной рельсосварочной машины

Современную транспортную систему невозможно представить без

железнодорожного сообщения. Ежедневно миллионы людей во всех частях света совершают путешествия по железной дороге. Миллиарды тонн грузов доставляются к целевым объектам железнодорожным сообщением. Скорость, безопасность, надежность – главные критерии развития экономики и железнодорожного транспорта!

92

Существующая пропускная способность железных дорог на сегодняшний день не обеспечивает растущие потребности экономики страны и реализацию перспективных планов развития государственного и частного секторов: развитие территорий; освоение новых месторождений; полноценная загрузка морских портов и развитие внешних рынков.

60% инвестиционных ресурсов в будущем будут направлены на реконструкцию и модернизацию инфраструктуры железных дорог на Восточном полигоне, в том числе Транссибирской и Байкало-Амурской магистралей.

Потребность ОАО «РЖД» в новых рельсах в настоящее время составляет не менее 800 тыс. тонн в год, а в будущем – до 1 млн. тонн с учетом развития высокоскоростных магистралей.

Одним из препятствий на пути развития экономики железнодорожного транспорта является крепление рельсов между собой с помощью болтового соединения. Это соединение имеет ряд недостатков на железнодорожном пути:

уменьшает скорость движения железнодорожного транспорта; увеличивает шум при эксплуатации железнодорожного полотна; приводит к поломкам железнодорожного транспорта; увеличивает проведение путевых работ.

С целью устранения данных недостатков в настоящее время применяют сварное соединение рельсов.

Применение стандартных железнодорожных путевых машин не позволяет следовать данной тенденции. В связи с этим растет спрос на более эффективную и гибкую в эксплуатации путевую технику и методы осуществления железнодорожных работ.

Машина рельсосварочная МСК-01 (рис. 1) представляет собой передвижной специализированный комплекс на комбинированном ходу, имеющий разрешение для движения по автомобильным дорогам общего пользования и предназначенный для сварки рельсов в пути.

93

Рис. 1. Машина рельсосварочная МСК-01.

Машина выполнена на базе автомобильного шасси, укомплектована

подвесной рельсосварочной машиной, установкой индукционного нагрева и является альтернативой передвижным рельсосварочным машинам на железнодорожном ходу.

Передвижная рельсосварочная машина на комбинированном ходу предназначена для контактной стыковой сварки непрерывным или пульсирующим оплавлением в полевых условиях. Машина имеет комбинированный ход для передвижения по автомобильным дорогам и ж/д колее, для оперативного ремонта и строительства железных дорог. Оперативное прибытие машины к месту выполнения работ от ближайшего железнодорожного переезда является одним из наиболее важных преимуществ перед классическими сварочными машинами на железнодорожном ходу. Это позволяет до минимума сократить время, необходимое для укладки или ремонта железнодорожного пути. После выполнения работ по сварке рельсов машина покидает место работ, съезжает с железнодорожного пути на ближайшем переезде и возвращается на место постоянной дислокации по автомобильной дороге.

Анализ конструкции машины обращает особое внимание на недостатки манипулятора, такие как:

небольшой поворот головки рельсосварочной машины; небольшой вылет стрелы манипулятора; недостаточно мощные г/ц; отсутствие демпфирующих устройств;

Машина Манипулятор Сварочная головка

94

недостатки червячной передачи поворотного механизма. С целью устранения указанных недостатков предлагается

усовершенствованная конструкция гидравлического манипулятора. На рис. 2 представлен общий вид усовершенствованного манипулятора со сварочной головкой.

Рис. 2. Общий вид манипулятора со сварочной головкой.

Основными узлами проектируемого манипулятора являются: поворотная

часть манипулятора с волновым передаточным механизмом, 4 силовых гидроцилиндра для установки/снятия сварочной головки и 1 силовой цилиндр для точной установки сварочной головки на полотно рельсов и удержания ее в процессе сварки.

Следующим шагом разработки данного агрегата является исследование динамических и температурных явлений при работе рельсосварочной машины в процессе сварки, в частности влияния вибраций двигателя машины на качество сварки.

Таким образом, предложена усовершенствованная конструкция гидравлического манипулятора, существенно повышающая эксплуатационные характеристики рельсосварочной машины на комбинированном ходу.


1. Бесстыковой путь. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Бесстыковой_путь.

Направляющая

К

Силовые гидроцилиндры

Поворотный узел

Гидроцилиндр

Балка несущая

95

А. И. Рогозянский, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, V курс

(научный руководитель – старший преподаватель Е. А. Евгеньева)

Модернизация узлов рельсосверлильного станка Станок рельсосверлильный типа РСС-01 УХЛ4 предназначен для

сверления шести отверстий на переднем и заднем концах плети рельсов типа Р65 в стационарных условиях [1]. После смены оснастки и переналадки будет возможно сверление рельсов типа Р50 и Р75.

Станок может встраиваться в поточную линию по обработке рельсов на рельсосварочных предприятиях (РСП), ЛТС РП, а также в металлургической промышленности по производству рельсов.

В соответствии с Государственным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 51685-2000 «Железнодорожные рельсы» в России в основном используется рельс типа Р65, на который и была создана наладка агрегата сверлильного [2]. Конструкция рельса Р65 представлена на рис. 1.

Рис. 1. Рельс типа Р65.

Так как кроме данного типа используются также рельсы Р50 и Р75,

требуется переналадка агрегата сверлильного. Конструкция данных рельсов представлена на рис. 2 и 3.

Сравнительные характеристики типов рельсов представлены в табл. и на рис. 4.

96

Таблица

Размеры в миллиметрах Тип рельса

Значение размера d t l1 l2 l3

Р50 34 68,5 66 216 356 Р65, Р65К 36 78,5 96 316 446

Р75 36 80,4 96 316 446

Рис. 2. Рельс типа Р50. Рис. 3. Рельс типа Р75.

Рис. 4. Расположение болтовых отверстий.

Анализируя характеристики, представленные в таблице 1, для рельсов

Р50 и Р75 следует провести ряд работ по переналадке агрегата сверлильного, чтобы осуществить сверление данных рельсов.

Для рельса Р50 необходимо: 1. Для обеспечения соответствующего диаметра отверстия (d=34мм)

следует сменить инструмент на сверло фирмы «SECO» диаметром 34мм SD509-А31-34-5071725 (D=34; d=32; фаска 2×450).

97

Инструмент обеспечивает оптимальное удаление стружки, высокую производительность и низкий уровень шума.

2. Чтобы обеспечить размер t (рис. 4), следует фиксировать рельс на 10 мм выше, чем это сделано для рельса типа Р65. Для этого нужно увеличить высоту упоров (поз. 2, рис. 5).

При этом нужно приподнять подпружиненные приемные ролики (поз. 1, рис. 5) по отношению к уровню упоров также на 10 мм. Для этого нужно заменить весь узел – приемный ролик на ролик с диаметром больше прежнего на 20 мм.

Рис. 5. Агрегат сверлильный.

3. Для обеспечения ориентирования рельсов в горизонтальном положении

на агрегате, налаженном под рельс типа Р65, предусмотрены 4 ролика (поз. 3, рис. 5), для рельса Р50 следует увеличить диаметр роликов на 18 мм.

Для рельса Р75 необходимо: 1. Произвести модернизацию для обеспечения размера t, который

увеличивается на 1,9 мм в сравнении со сверлением рельсов типа Р65. 2. Требуется установка новых, увеличенных по высоте на 1,9 мм ползунов

(поз. 4), на которых установлены головки сверлильная и зенковочная.

Литература 1. Станок рельсосверлильный. Руководство по эксплуатации. 2. ГОСТ Р 51685-2000 «Железнодорожные рельсы».

98

Р. В. Быков, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, V курс

(научный руководитель – старший преподаватель О. В. Негина)

Усовершенствование конструкции турникета модели TTR-04

Турникет (фр. tourniquet) – устройство, предназначенное для ограничения

прохода людей в случае, когда необходима проверка права входа и выхода для каждого проходящего.

Основная задача турникета – создать физическую преграду перед человеком до его авторизации, которая может осуществляться с помощью механизмов или электронных устройств, или до принятия решения сотрудником, отвечающим за пропуск на территорию. Турникет относится к классу систем контроля и управления доступом (СКУД).

Основные типы турникетов: – роторные (полуростовые и полноростовые); – створчатые (сенсорные барьеры); – триподы (обычные и тумбовые). 1. Роторные турникеты. В роторных турникетах путь преграждают ряды

горизонтальных планок, установленных на вертикальной оси. Такие турникеты более надежно перекрывают проход. Существуют полноростовые модификации роторных турникетов, которые человеку принципиально невозможно обойти. Однако такие турникеты имеют большие габариты, они сужают проход в 2 раза. Кроме того, нет возможности полностью открыть роторный турникет в случае экстренной ситуации.

2. Створчатые турникеты. Створчатые турникеты обычно оснащаются датчиками (чаще всего оптическими), сообщающими исполнительному механизму о подходе человека к турникету и о проходе через него. Если для турникетов других типов такие датчики обычно устанавливаются как дублирующие — для сигнализации о попытках несанкционированного прохода, то в створчатых турникетах они необходимы для предотвращения прохода нескольких человек при открытии турникета для одного. Существуют разновидности, в которых створки закрываются только при попытке несанкционированного прохода, также такие, в которых створки постоянно закрыты и открываются только если поступило разрешение на проход. Створки такого турникета могут быть как распашными, так и сдвижными.

3. Триподы. Трипод представляет собой наиболее простую конструкцию турникета. Преградой являются планки, установленные на барабане под таким углом к оси его вращения, что в исходном положении одна из планок параллельна поверхности земли и преграждает проход, в то время как две другие планки находятся в нижнем положении за пределами прохода. Человек, проходя через турникет, толкает планку, в результате чего барабан поворачивается и планка оказывается за пределами прохода, в то время как ее место занимает другая, преграждая проход следующему человеку.

99

Преимущества триподов: – простота конструкции; – малые габариты. Недостатком триподов является простота обхода турникета: барьер

представляет собой лишь планку, под которой несложно пролезть, или даже перешагнуть ее. Таким образом, триподы можно устанавливать только в тех случаях, когда есть возможность оперативно задержать нарушителя.

Турникет-трипод TTR-04 обеспечивает контроль доступа на проходных предприятий и организаций. Модель TTR-04 состоит из стойки турникета со встроенной платой управления CLB (Control Logic Board), пульта управления и комплекта преграждающих планок (тип планок выбирается при заказе).

Стойка турникета представляет собой сварную металлическую конструкцию с крышкой. На передней панели крышки расположено светодиодное табло индикации прохода и состояния турникета.

В верхней части стойки турникета расположены поворотный механизм с устанавливаемыми на нем тремя преграждающими планками и демпфирующим устройством, устройство доворота, механизм управления с оптическими датчиками поворота преграждающих планок и блокирующим устройством, замок механической разблокировки.

Большое светодиодное табло с яркими пиктограммами служит для индикации состояния направления прохода:

– зеленая стрелка показывает направление разрешенного прохода, турникет открыт в заданном направлении;

– красный крест показывает, что проход запрещен, турникет закрыт. Конструкция турникет TTR-04 имеет ряд существенных недостатков: 1. В случае экстренной ситуации нужно обеспечить свободный поворот

преграждающих планок, для этого в турникет встроен механический замок разблокировки, но время для обеспечения доступа при этом достаточно большое, что способствует накоплению людей у турникета и возникновению паники.

2. При работе турникета были выявлены детали, не обеспечивающие полный срок его эксплуатации. Одной из таких деталей является деталь «Кулачок», входящая в устройство доворота турникета.

Данная деталь состоит из двух дисков диаметром 120 мм и трех приваренных к ним «Кулачков». Во время работы турникета «Кулачки» испытывают большие статические, динамические и ударные нагрузки. Со временем из-за нагрузок расстояние между «Кулачками» увеличивается, что приводит к заклиниванию всего механизма. Также ненадежен и сварной шов, из-за чего «Кулачки» отрывает от дисков.

Таким образом, усовершенствование существующей детали «Кулачок» позволяет получить следующие результаты:

– отсутствие заклинивания в механизме доворота, ведущего к неработоспособности всего турникета;

– повышение эффективности эксплуатации системы в целом.

100

В ходе усовершенствования детали главной задачей было повышение устойчивости к внешним нагрузкам. Так была предложена новая деталь «Кулачок», представляющая собой трехконечную пластину диаметром 130 мм со скругленными краями.

В ходе усовершенствования были произведены прочностные расчеты этих двух деталей (старой и усовершенствованной) в программе Solid Works. После анализа полученных результатов был сделан вывод о том, что:

– новый вариант детали «Кулачок» в ходе работы не приводит механизм доворота к заклиниванию;

– новый вариант детали «Кулачок» меньше деформируется при рабочих нагрузках;

– новая деталь «Кулачок» имеет больший запас прочности; – новая деталь «Кулачок» испытывает меньшие ударные нагрузки.

Литература 1. PERCo – ведущий российский производитель оборудования и систем

безопасности [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.perco.ru /

Е. А. Евгеньева, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, магистрант 1-го курса

(научный руководитель – доцент С. И. Дмитриев)

Использование хонингования для чистовой обработки зубчатых колес

Производство зубчатых колес, как известно, достаточно сложная

технологическая задача, т.к. к данным изделиям предъявляется большое количество эксплуатационных требований. К таким требованиям относятся: износоустойчивость, долговечность, твердость, качество поверхностного слоя, изгибная и усталостная прочность, плавность работы, полнота парного зацепления (прежде всего контакт) и, что особенно важно, динамические характеристики, т. е. бесшумность работы. Большинство заданных параметров точности обеспечиваются финишной обработкой зубьев.

Наиболее распространенными методами отделочной обработки зубчатых колес являются: шлифование, шевингование и зубохонингование.

Технико-экономическая эффективность различных методов отделочной обработки зубьев зависит от многих факторов. Каждый из данных методов обладает определенными преимуществами и недостатками и имеет свои области рентабельного применения.

Зубохонингование – высокопроизводительный процесс отделочной обработки цементированных и закаленных колес. Длительность обработки зубьев

101

колес диаметром до 300 мм составляет 40–60 с. Обработка сопровождается снятием небольших припусков, что особенно важно для цементированных колес. Процесс позволяет при этом повысить точность на 1–2 степени, снизить шероховатость зубьев, устранить забоины, полученные при термообработке и транспортировке, имеющие высоту до 0,3 мм, и все заусенцы. Также снижается радиальное биение на 30–60%, отклонения профиля – на 40–60%, уровень шума – на 2--4 дБ и улучшается ряд других показателей качества 1 .

При постановке задачи в настоящем исследовании были выбраны, как представляющие практический интерес, определенные начальные условия и исходные данные. Так, обработка производится металлическим хоном с алмазным напылением. Рассматриваются два варианта конструкции хона: с прямым зубом и с винтовым зубом. Оба варианта хона используются для обработки прямозубого цилиндрического эвольвентного колеса.

Моделирование колеса и хона проводилось в системе трехмерного проектирования, причем геометрически точные профили зуба хонов и колеса были рассчитаны с помощью специализированного программного обеспечения (расчет произведен по 10 точкам профиля, аппроксимированных сплайном; максимальное отклонение от теоретически точного профиля – 0,2 мкм). Далее модели хона и колеса позиционируются в трехмерном пространстве до контакта зубьев колеса и хона (для прямозубого хона – по линии, для косозубого хона – до достижения точечного контакта).

Для обоих вариантов хона моделировались идентичные условия закрепления и нагружения. Задавались постоянные во времени нагрузки (радиальная сила и вращающий момент), соответствующие реально действующим при хонинговании.

При обработке хонингованием направление вращения хона несколько раз реверсируется. Таким образом, на хон и сцепленное с ним колесо действуют силы инерции. Для учета инерции был выполнен термоупругий расчет с переменными во времени дополнительными нагрузками. При этом было принято, что с момента начала разгона и до выхода на постоянную скорость вращения радиальная сила возрастает от 0 до номинального значения и снижается до 0 при торможении по линейному закону. Силы инерции учитывались как приведенный момент нагрузки, также меняющийся во времени по линейному закону при разгоне и торможении и равный 0 на рабочей частоте вращения.

Реальная обработка сопровождается нагревом колеса и хона в зоне контакта даже при использовании СОТС. Поэтому для учета воздействия температурных деформаций был выполнен термоупругий расчет. При этом сначала рассчитывается поле температур для хона и колеса, а затем – нагрузки и деформации под воздействием рассчитанного поля.

Следует отметить, что температурные воздействия серьезно изменили характер распределения максимальных напряжений по поверхности зубьев. Таким образом, можно сделать вывод о необходимости учитывать нагрев в зоне резания при дальнейших расчетах, чего ранее не делалось.

102

В результате моделирования можно сделать вывод о неблагоприятном характере контакта зубьев хона и колеса при их профилировании по эвольвенте, особенно с учетом влияния нагрева и сил инерции.

В работах, учитывающих эти явления, имеется ряд рекомендаций по изменению профиля, прежде всего инструмента (хона), путем фланкирования и подрезки ножки. Экономически выгодной альтернативой этим решениям может служить модификация профиля зуба колеса с целью получения оптимального распределения припуска под хонингование 2 .

Вместе с тем для эффективного применения данного метода финишной обработки и достижения необходимого качества поверхности зубьев следует обеспечить рациональное распределение припусков под отделочную обработку. Рациональный профиль зубьев может быть получен путем его модификации на предшествующих операциях, а именно при зубофрезеровании.

В литературе приводятся данные по различной форме припусков, т.е. форме зубьев под шевингование. Так, равномерно распределенный припуск по всей высоте зуба не дает свободного выхода головке зуба хона, что приводит к быстрому износу зубьев и даже поломкам. Равномерно распределенный припуск с наличием фаски на головке зуба и канавки у его основания значительно улучшает условия работы, однако для получения припуска такой формы требуется очень сложный инструмент для предварительного зубонарезания. Припуск с неравномерным распределением (изменением до нуля у головки и основания зуба) хорошо согласуется с особенностями процесса хонингования. Объем снимаемого металла в этом случае уменьшается на 30–35%, и улучшаются условия резания. Для получения этого и такого же припуска, но с дополнительной фаской на головке и канавкой у основания зуба, необходим инструмент со специальной заточкой зубьев.

Выводы: 1. Возникает необходимость модификации режущего инструмента таким

образом, чтобы он позволял получать на предварительной обработке требуемую форму зуба под последующую финишную обработку.

2. При модификации режущего инструмента также необходимо учитывать влияние нагрева и сил инерции, возникающих в процессе хонингования.


1. Производство зубчатых колес. Справочник / С. Н. Калашников, А. С. Калашников, Г. И. Коган и др. Под общей ред. Б. А. Тайца. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1990. – 464 с.

2. Солнышкин Н. П., Дмитриев С. И., Дементьев А. М., Евгеньева Е. А. Анализ финишных методов обработки зубьев зубчатых колес и подготовка рационального профиля зубьев под отделку. Современные технологии, оборудование и оснастка машиностроительного производства: Сборник научных трудов. СПб. : Инструмент и технологии, 2006. – 237 с.

103

В. В. Иванов, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, аспирант (научный руководитель – профессор И. П. Никифоров)

Микроскопический анализ глобул в шлифовальном шламе

Одна из гипотез о природе шаровидных частиц (глобул) в составе

шлифовального шлама состоит в том, что глобулы – это продукт окисления частиц металла (стружки). В результате экзотермической реакции окисления (с выделением тепла) стружка сильно нагревается, превращаясь в расплавленный металл, после чего застывает в шаровидных формах.

Часть стружки, вылетающей из зоны резания, претерпевает физико-химические изменения и принимает шаровидные формы. Для этого она должна пройти стадии горения (воспламенения). В пользу данного утверждения говорит тот факт, что при отсутствии искр глобул в составе шлама не наблюдается, а при малом количестве искр глобулы почти отсутствуют.

После вылета из зоны резания стружка контактирует с кислородом атмосферы. В результате экзотермической реакции окисления на ее поверхности образуется защитный слой оксида (поверхностное окисление). Горения крупной стружки в этом случае не происходит, так как она нагревается недостаточно.

Температура мелкой стружки повышается с большой скоростью и может достигнуть температуры плавления. В результате быстрого поверхностного окисления образуется тонкий слой оксида.

В зависимости от температуры поверхностного слоя и теплообмена с окружающей средой возможны следующие варианты:

1. Температура поверхности не превышает температуру плавления оксидной пленки. Горения не наблюдается.

2. Температура поверхности превышает температуру плавления оксидной пленки, имеющей высокую теплопроводность. Происходит горение. Если горение проходит до финальной стадии (выгорания), то конечный продукт – застывшая шаровидная капля оксида. Если горение прекращается до полного выгорания, то остается капля металла, окруженная толстостенной оболочкой оксида.

При наличии в металле некоторого количества растворенного газа, в результате его выделения, может происходить раздувание оболочки жидкого оксида с образованием каверны (полости) внутри. Форма остатка – полая сферическая оболочка с толстой стенкой.

3. Температура поверхности превышает температуру плавления оксидной пленки, имеющей низкую теплопроводность. Металл продолжает нагреваться за счет диффузионного окисления. Из-за низкой теплоотдачи внешнего слоя возможен перегрев внутреннего металла, закипание расплава и разрыв или раздувание оболочки.

104

В результате проведенных исследований получены микрографические снимки глобул, обнаружены типовые дефекты глобул, выявлены характерные варианты стадий горения стружки.

Глобулы сложнолегированных сталей и сплавов из-за наличия в них упрочняющих соединений имеют значительные отклонения от шаровидной формы и в основном мелкозернистые; существуют гомогенные и гетерогенные структуры глобулей; зерно и глобулы растут с увеличением времени окисления.

При шлифовании одного и того же сплава структура глобул, прошедших примерно одинаковые стадии, может значительно отличаться. Одна из причин – малые размеры стружки (до десятых долей микрометра по толщине), которая может быть снята единичным абразивным зерном с поверхности заготовки. При этом химический и фазовый состав отдельной глобулы будет определяться концентрацией компонентов стружки, из которой она сформировалась и которая значительно отличается от концентрации компонентов в исходном шлифуемом сплаве.

Диаметр большинства (около 88%) глобул легированных сталей не превышает 30 мкм; диаметр 30–60 мкм имеют около 8%; 60–90 мкм – 2%; более 90 мкм – 2%.

Геометрия, внешний вид и структура глобул в процессе горения непрерывно изменяются. Размеры дендритов за время окисления также увеличиваются, а межзеренные границы становятся более выраженными, что объясняется увеличением толщины оксидной оболочки, которая является исходным материалом для образования дендритов.

При рассмотрении искусственно (механически) разрушенной глобулы можно сделать вывод о наличии в металле растворенного газа в случае толстостенной структуры глобулы с гладкой внутренней полостью.

При абразивной обработке сплавов, содержащих углерод, кремний, марганец, хром и другие легирующие элементы, в пучке искр можно наблюдать вспышки, что является визуализацией процесса образования отверстий в глобулах и выхода капель разогретого металла наружу с мгновенным окислением и горением. В случае столкновения капель расплавленного металла с глобулой при нахождении обоих в расплавленном состоянии происходит слияние и образуется глобула размером более 150 мкм. В противном случае наблюдается эффект сварки (малая глобула присоединяется к большой).

Вылетом и последующей кристаллизацией мельчайших капель можно объяснить и большое количество сравнительно мелких глобул в составе шлама (1–5 мкм в диаметре), учитывая, что стружки сопоставимых размеров встречаются редко.

На первичных стадиях окисления стружки, когда она еще не приобрела законченную шаровидную форму, а оксидная пленка еще очень мала, бывает заметна исходная структура обрабатываемого материала.

Гомогенность и гетерогенность структуры оксидного слоя зависят от процентного содержания менее благородных (Me) и более благородных (Mt)

105

металлов [6], т. е. определяются соотношением концентрации х и у в выражении xMe+yMt.

Если x>>y, то на поверхности глобул образуется только оксид менее благородного металла, гетерогенных структур не наблюдается. Если x<<y, то на поверхности образуется окисное соединение более благородного металла, но в нем могут находиться менее благородные металлы как в виде соединений, так и в виде раствора. Если x≈y, то возможны следующие варианты соединений на поверхности глобул: а) отдельные слои соединений металлов; б) слои смеси оксидов; в) слои двойного соединения типа шпинели.

При шлифовании сплавов на основе железа состав внутренней и внешней частей оксидного слоя неоднороден. Внутренняя часть в основном состоит из оксида FeO (вюстит); средний слой, наиболее толстый – оксид Fe3O4 (магнетит, обладающий магнитными свойствами); внешний, тонкий слой – оксид Fe2O3 (гематит) [7].

ВЫВОДЫ: 1. Теория горения металлической частицы, основанная на особенностях

диффузионного окисления, хорошо согласуется с результатами исследований и может быть применена для объяснения механизма образования глобул, находящихся в составе шлифовального шлама.

2. Результаты, полученные в ходе проведенных исследований, в частности микроскопический анализ глобул и усовершенствованная модель горения металлической частицы, могут быть использованы при объяснении механизмов протекания родственных физико-химических процессов.


1. Ардашев Д. В. Влияние химического состава шлифуемой стали на гранулометрический состав стружки / Д. В. Ардашев, А. А. Дьяконов, Б. Ф. Уразбахтин // Металлообработка. – 2011. – № 5 (65). – С. 41–44.

2. Цокур А. К. Роль физико-химических явлений в тепловом балансе при шлифовании / А. К. Цокур, В. П. Цокур // Науковіпраці Донецького національного технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. 2007. – С. 56–61.

3. Никифоров И. П. Оптимизация продольной подачи при плоском шлифовании конструкционной углеродистой стали / И. П. Никифоров, П. Н. Мальцев // Вестник Псковского государственного университета. Сер.: Экономические и технические науки. – 2014. – Вып. 4. – С. 146–153.

4. Похил П. Ф. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П. Ф. Похил, А. Ф. Беляев, Ю. В. Фролов и др. – М. : Наука, 1972. – 294 с.

5. Жук, Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н. П. Жук. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.

6. Коршунов А. В. Размерные и структурные эффекты при окислении частиц металлов / А. В. Коршунов // Известия Томского политехнического университета. – 2012. – Т. 321. – № 3. С. 28–36.

106

7. Попок В. Н. Исследование окисления порошков металлов и неметаллов в среде воздуха / В. Н. Попок, Н. В. Бояринова. – Ползуновский вестник. – 2010. – № 4–1. – С. 71–78.

Ю. В. Михайлов, ПсковГУ,

механико-машиностроительный факультет, магистрант 1-го курса (научный руководитель – доцент М. А. Лукин)

Элиу Томсон и его вклад в технологию машиностроения

и электротехнику

ЗАО «Псковэлектросвар» – крупнейшее российское предприятие по разработке и изготовлению автоматизированных машин, комплексов и сварочных роботизированных линий для контактной стыковой, точечной, шовной, рельефной, дуговой и других видов сварки, комплектующих изделий и запасных частей для электросварочного оборудования.

На данном заводе применяют как один из видов сварки контактную сварку оплавлением.

Контактная сварка – процесс образования неразъемного сварного соединения путем нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Контактная сварка преимущественно используется в промышленном массовом или серийном производстве однотипных изделий. Применяется на предприятиях машиностроения, в авиационной промышленности.

Этот способ сварки сегодня широко используется во всем мире. При этом о первооткрывателе этого способа сварки, Элиу Томсоне, в нашей стране известно немного.

Элиу Томсон (29 марта 1853 – 13 марта 1937) – инженер и изобретатель, который способствовал основанию главных электрических компаний в Соединенных Штатах, Соединенном Королевстве и Франции.

Сын выходцев из Шотландии, родился в Манчестере (Англия) 29 марта 1853, его семья переехала в Филадельфию в 1858. Сын инженера и машиниста, Томсон мастерил и изобретал прежде, чем даже достиг юности. Сильно заинтересовавшись электроэнергией, Томсон построил электростатическое устройство из бутылки вина в возрасте одиннадцати лет, а также экспериментировал с телеграфией, электромагнитами и другими электрическими устройствами.

Джоуль и почти одновременно с ним Томсон во время своих исследований электричества сплавляли пучки проводов в коробке с углем, пропуская по проводам электрический ток, т. е. в принципе осуществляли сварку сопротивлением. Впервые внедрили этот вид электронагрева в 1875 г.

107

Вильгельм и Александр Сименсы. На их заводах концы телеграфных проводов со специально выполненным косым срезом торцов собирали внапуск и соединяли путем «накала» проходящим постоянным током прямо в линии для намотки. Однако эти и другие ранние технологии «не прижились», и в последующие годы их никто далее не разрабатывал.

Проблема соединения проводов оставалась актуальной: пайка не обеспечивала равномерной электропроводности и равнопрочности проводов, поэтому на стыках оставляли усиление (увеличенный диаметр), а это мешало изготовлению кабелей, генераторов и др.

Проблема была решена с помощью новой технологии – стыковой контактной сварки. В ее основу было положено явление, открытое профессором Элиу Томсоном.

Во время лекции во Франклиновском технологическом институте в феврале 1877 г. он демонстрировал зарядку конденсатора (лейденской банки) от искровой катушки. У него при этом возникла идея проверить, что получится, если заряд пойдет в обратном направлении при разряде конденсатора на катушку. В устройстве его собственной конструкции вторичная обмотка катушки была сделана из тонкой проволоки, а первичная – из толстой. Томсон соединил между собой концы толстого провода, а вторичную тонкую обмотку подключил к источнику тока. Разряд через тонкую обмотку вызвал ток большой силы в первичной обмотке, и скрученные концы толстой проволоки сплавились в месте соединения. Именно там было наибольшее сопротивление и выделилось наибольшее количество теплоты. Так впервые в мире была осуществлена контактная стыковая сварка. Но к разработке своей новой идеи Томсон приступил лишь через несколько лет, поскольку в конце 1870-х гг. он, кроме преподавания, занимался еще и конструированием дуговых ламп, а также источников питания для них [1].

В 1885 г. он отрабатывает технику сварки, доводит до безотказной работы сварочную аппаратуру и в начале 1886 г. подает заявку на патент, защищающий принципиально новый способ электрической сварки. На способ был выдан патент США № 347140 от 10 августа 1886 г. (рис. 1).

108

Рис. 1. Патент 1886 г. Э. Томсона.

Э. Томсон обладал глубокими познаниями в механике (полученными еще

в институте) и в электротехнике (в развитии которой он активно участвовал сам) и эффективно использовал их при разработке контактной сварки. В 1889 г. он сконструировал установку, в которой ток прерывался синхронно с прикладываемым усилием сжатия. Происходило это при смещении тяги и подвижного зажима под действием пружины, закрепленной на неподвижном зажиме и тяге (рис. 2).

Рис. 2. Схема установки, снабженной трансформатором

с разомкнутым контуром.

В 1902 г. Э. Томсон разработал прямошовный способ изготовления труб с помощью стыковой сварки. В то же время в США фирма «А. О. Смит»

109

наладила производство труб с толщиной стенки 5 мм и диаметром 500 мм, которые сваривали по всей длине (12 м) способом оплавления на машинах мощностью 5000 кВА. Было немало и других разработок, отличавшихся по виду тока, применяемым вспомогательным материалам и т.д. (патенты Фуку, Зоннихсена, Сиаки, Спалдинга, Харматы, Ритцеля, Малагути, Джонстона, Бухера и др.) [2].

Элиу вошел в историю техники как изобретатель, занимавший второе место в мире по количеству патентов. Первый из своих 692 патентов он получил в 1876 году, последний – в 1935. В среднем он оформлял 1 патент в месяц. В течение четырех самых продуктивных лет он получал по патенту в неделю. И среди них были патенты на такие важные изобретения, как трехобмоточное динамо, контактная электросварка, распределительные системы переменного тока, электросчетчик, магнитный прерыватель, индукционный мотор и др. [3].


1. Сварка. Резка. Металлообработка. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.autowelding.ru.

2. The Edison Tech Center. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http://www.edisontechcenter.org.

3. American Philosophical Society. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.amphisoc.org.

А. А. Павлов, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, магистрант 1-го курса

(научный руководитель – профессор И. П. Никифоров)

Физико-химическая модель горения стружки при шлифовании Процесс шлифования характеризуется большими градиентами

температур. Экспериментально зафиксирована контактная температура выше 1600° С [1]. Таким образом, значения мгновенных температур в локальных зонах при шлифовании «пересекают» линии фазовых превращений на диаграммах состояния обрабатываемых сплавов и могут достигать температур плавления. В результате этого происходят неуправляемые химические реакции, диффузионные процессы, фазовые превращения, и на обрабатываемой поверхности появляются прижоги, температурные деформации, микротрещины и остаточные напряжения.

Современная микроскопическая техника и целенаправленные исследования способствовали получению новых знаний об этих микрочастицах.

110

В частности, на основании информации, имеющейся в литературных источниках, можно констатировать следующее:

размеры сферических частиц, как правило, находятся в диапазоне между 1 и 80 мкм в диаметре [2, 3]; встречаются глобулы размером до 300 мкм [4];

размеры и количество глобул зависят от химического состава обрабатываемого материала [3], термической обработки и режимов резания [5];

количество глобул в шламе коррелирует с контактной температурой в зоне резания [2];

при использовании кругов из кубического нитрида бора количество глобул больше, чем при шлифовании алмазными кругами, и меньше, чем при шлифовании кругами из электрокорунда [2];

при шлифовании в инертной среде глобулы отсутствуют [6]; при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей глобулы также отсутствуют [7] или их количество уменьшается [2];

при шлифовании меди глобул не наблюдается; при шлифовании титана количество сферических частиц незначительно [2];

при большем увеличении микроскопа замечены сферы, имеющие дендритную микроструктуру, что указывает на процесс плавления и быстрого затвердевания металла [2, 7 и др.];

обнаружено, как минимум, три типа глобул: с зернами, похожими на листовые пластины (например, при шлифовании углеродистой стали 20), с тонкой дендритной структурой (пример — подшипниковая сталь ШХ15) и в виде несовершенных сфер с грубой поверхностью (пример — быстрорежущая сталь Р6М5Ф3К9) [2];

часть глобул являются полыми, с тонкими стенками, а другая часть — цельные [2, 4 и др.];

внутренняя поверхность сфер имеет дендритное строение [2]; точного механизма формирования глобул не найдено [2, 4].

Гипотезы о природе глобул: глобулы представляют собой застывший расплавленный металл; глобулы – это продукт окисления; глобулы представляют собой газовый конденсат.

С нашей точки зрения, при объяснении механизма образования глобул следует исходить из теории горения металлических частиц [8].

Возможность воспламенения определяют следующие факторы: высокая первоначальная температура металлической частицы (стружки),

удаленной с поверхности шлифуемой заготовки; большая дисперсность, которая определяется отношением площади

поверхности частицы к ее объему; достаточное количество тепла, выделяющегося в результате

экзотермической реакции окисления; низкая энергия активации;

111

малое значение коэффициента теплопроводности поверхностного слоя. На основании теории горения разработан алгоритм (рис.), который

позволяет определить вид конечного продукта в составе стружки.

Рис. Алгоритм определения конечного продукта в составе шлама.

112


1. Chandrasekar S., Farris T. N., Hebbar R. R., Hucker S. A. and Bulsara V. H. Thermal Aspects of Surface Finishing Processes, ASM Metals Handbook: Surface Engineering , 5 , 1994, P. 152–157.

2. L. Lu, T.N. Farris and S. Chandrasekar, Sliding Microindentation Wear Particles: Spheres in Grinding Swarf, Wear Particles: From the Cradle to the Grave, D. Dowson, C.M. Taylor, T.H.C. Childs, M. Godet, and G. Dalmaz, Ed., Elsevier, 1992, P. 257–263.

3. Ардашев Д. В. Влияние химического состава шлифуемой стали на гранулометрический состав стружки / Д. В. Ардашев, А. А. Дьяконов, Б. Ф. Уразбахтин // Металлообработка. – 2011. – № 5 (65). – С. 41–44.

4. Цокур А. К. Роль физико-химических явлений в тепловом балансе при шлифовании / А. К. Цокур, В. П. Цокур // Науковіпраці Донецького національного технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. 2007. – С. 56–61.

5. Никифоров И. П. Оптимизация продольной подачи при плоском шлифовании конструкционной углеродистой стали / И. П. Никифоров, П. Н. Мальцев // Вестник Псковского государственного университета. Сер.: Экономические и технические науки. – 2014. – Вып. 4. – С. 146–153.

6. Badger J. A. Grinding: A Pictorial Odyssey. – J. Catting Tool Engineering, 2009, Vol. 62, № 2.

7. Malkin S. Grinding of Metals: Theory and Application. — J. Applied Metalworking, 1984, Vol. 3, № 2, P. 95–109.

8. Похил П. Ф. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П. Ф. Похил, А. Ф. Беляев, Ю. В. Фролов и др. – М.: Наука, 1972. – 294 с.

И. А. Патрикеев, ПсковГУ, механико-машиностроительный факультет, магистрант 1-го курса

(научный руководитель – профессор В. В. Шкуркин)

Компьютерное моделирование работоспособности червячной зуборезной фрезы

Совершенствование вычислительной техники и широкое

распространение персональных компьютеров открыло перед моделированием новые перспективы для исследования процессов и явлений окружающего мира, в том числе и в такой отрасли как промышленность. В данной работе демонстрируются современные возможности компьютерного моделирования работоспособности червячной зуборезной фрезы.

113

Целью работы является создание 3d модели инструмента – червячной фрезы, моделирование ее работы и анализ результатов.

В качестве исследуемого инструмента была выбрана чистовая однозаходная червячная зуборезная фреза для обработки цилиндрических зубчатых колес по ГОСТ 9324-80 (d =140мм, =5, материал фрезы – Р6М5).

Для выполнения работ возможно использование различных программ: SolidWorks, Autodesk Inventor, AutoCad, Компас. В данном случае применялась программа Autodesk Inventor –– система трехмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования (САПР) компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий. Инструменты Inventor обеспечивают полный цикл проектирования и создания конструкторской документации:

– 2D/3D-моделирование; – создание изделий из листового материала и получение их разверток; – разработка электрических и трубопроводных систем; – проектирование оснастки для литья пластмассовых изделий; – динамическое моделирование; – параметрический расчет напряженно-деформированного состояния

деталей и сборок; – визуализация изделий; – автоматическое получение и обновление конструкторской

документации (оформление по ЕСКД). Для моделирования нагруженного состояния инструмента определяются

параметры работы фрезы (см. рис.). Исходные данные для расчетов: =0,5 мм, =0,05 мм/зуб, =33 м/мин. При моделировании действующая сила резания

прикладывается к передней поверхности зубьев фрезы, что позволяет получить картину изменений, а именно: смещения зубьев, напряжений в них и деформаций. Одновременно с этим можно наблюдать картину распределения коэффициента запаса прочности, позволяющую судить о работоспособности режущих элементов фрезы с точки зрения их прочности.

114

Р

По–

трехмерн– п

параметр– с

факторов

(н

Проек Эк

адаптациих в общ

В сних 7,5 городе пколяскамзаболева

С

ДефРис. Моде

о результасоздан вного модеполучена ров фрезысоздана ов работос

научные ру

ктирова

кзоскелет ию людейщественносреднем тысяч проживаем, – и это ания и по

Смещения

формации елировани

атам выповариант елированисхема на

ы; основа длспособнос

руководит

ание гол

инвалидй с нарушо-полезнукаждый г с огранет порядкне тольквреждени

ие работо

олненноймодели ия Autodeагружени

ля продолсти фрезы

механиктели — до

леностоп

да – это шенным оую деятелгод инвалниченнымка восьмико взрослыия опорно

оспособно

й работы мчервячно

esk Inventия с силов

лжения даы.

ко-машиноцент В. Г

пного су

изобретеопорно-двьность. лидами стми возможисот челые, но и до-двигате

Коости черв

можно сдой зуборtor; вым расч

анной раб

ностроитГ. Иванов

устава э

ение, напвигательн

тановятсяжностямиовек, придети. Вроельного ап

Нап

оэффициенячной зуб

елать слерезной ф

четом нек

боты с це

Д. Ательный фв, доцент

кзоскел

правленоеным аппар

я около 1и передвиикованныожденныеппарата н

пряжения

нт запаса прборезной

едующие фрезы в

которых о

елью дет

. Санин, Пфакультетт Е. И. Сам

лета инв

е на соцратом, вк

1 млн. челижения. Вых к инве и приобрнаблюдаю

рочности фрезы.

выводы:системе

основных

ализации

ПсковГУ,т, V курсмаркина)

валида

циальнуюключение

ловек, изВ нашемвалиднымретенныеются у 5–

е

х

и

с )

ю е

з м м е –

115

7% детей. Всего в России почти 130 тыс. инвалидов-колясочников. Во всем мире это число составляет около 68 миллионов человек, что соответствует 1% населения нашей планеты. Для того чтобы оказаться на улице, к примеру, ради прогулки или посещения магазина, таким людям необходимо создать особые условия: специальные лифты, специальные технические средства передвижения, пандусы, съезды на тротуарах. Другими словами, нужно приспособить под них окружающую среду. С другой стороны, можно, наоборот, приспособить таких людей к привычной для большинства окружающей среде, т. е. вернуть им возможность передвигаться на двух ногах.

Командой из ПсковГУ разрабатывается устройство под названием «Экзоскелетон инвалида». Оно применяется для осуществления ходьбы и реабилитации инвалида с нарушенным опорно-двигательным аппаратом, а также может быть использовано в роботостроении при построении шагающих устройств. Устройство позволяет ходить по горизонтальной (или с небольшим наклоном) опорной поверхности, подниматься и спускаться по ступеням, садиться и вставать, используя внутренние силы мышц туловища и плеч. Причем сокращение мышц похоже на сокращение мышц при ходьбе здорового человека. В случае нарушения работоспособности мышц туловища и плеч, конструкция может быть использована как активный экзоскелет, оснащенный двигателем и блоком питания. Изобретение поясняется схемами, представленными на рис. 1, где: на фиг. 1 и 2 показана фаза опоры на оба башмака; на фиг. 3 – фаза шага.

Обозначения на чертежах: 1 – траверса, она крепится на тазу; 2 – стойки; 3 – башмаки; 4 – вал; 5 – параллелограммный механизм синхронного поворота; 6 – рычаги, связанные ремнями с верхней частью туловища и плеч; 7 – опорная поверхность.

116

Рис. 1. Экзоскелетон инвалида.

В фазе опоры на оба башмака положение инвалида устойчиво, и он с

расслабленным состоянием мышц может стоять длительное время. Фаза шага начинается при сокращении мышц туловища и плеч. С

помощью рычагов в шарнире, установленном в центре траверсы, поворачивается ведущий вал. Связанные с ним параллелограммным механизмом, синхронно поворачиваются стойки в башмаках. Общий центр тяжести смещается, система теряет устойчивость и, подобно циркулю, поворачивается в шарнире относительно опорного башмака. Свободный башмак смещается вперед и одновременно опускается на опорную поверхность, и вновь экзоскелетон опирается на оба башмака и переходит в устойчивое состояние. Начинается шаг другой ногой.

В России известны экзоскелетоны, реализующие идею разгрузки человека, содержащие каркас с элементами крепления к туловищу, рычаги, шарнирно соединенные между собой. Пример представляют собой патенты РФ №№ 2116063, 2200529, 2110243, 2362598. Все эти конструкции устройств реализуют идею частичной разгрузки организма, но не обеспечивают автономной ходьбы инвалиду с нарушенным опорно-двигательным аппаратом.

Предполагается проектирование не всего экзоскелета, а только шарнирного соединения кривошипа с башмаком (рис. 2).

На конструкцию постоянно действует вес пользователя. Сила приложена из общего центра масс, который находится в центре траверсы, закрепленной в поясничной области. В расчетах была принята ситуация, когда человек стоит, опираясь на одну ногу. В этом случае вес полностью действует на опорную

117

стойку, а переносная стойка в это время движется. Расчеты проводились для пользователя массой 100 кг.

В каталоге продукции фирмы SKF есть комбинированные игольчатые и шарикоподшипники марки SKFNKX. Осевые нагрузки воспринимает шариковая часть, а радиальные –– игольчатая. На базе этих подшипников была создана модель конструкции шарнира.

Рис. 2. Конструкция голеностопного шарнира.

В конструкции предусмотрены три тарельчатые пружины. Сначала

первой гайкой устраняется люфт в подшипниках, затем создается предварительный натяг в пружинах. Второй гайкой стопорится первая. Таким образом, создающийся в процессе эксплуатации люфт в узлах подшипников будет мгновенно устраняться самостоятельным ослаблением натяжения пружин.

Рис. 3. Результаты компьютерного моделирования.

Результаты компьютерного моделирования нагрузки конструкции (рис. 3)

показали, что она сможет выдержать вес в 250 кг.

118

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Естественно-математическая секция

Г. М. Богданова, ПсковГУ,

факультет информатики, I курс (научный руководитель – доцент Т. К. Михайлусова)

Аберрации оптических систем

Оптические системы – это совокупность собирающих и рассеивающих

линз, призм и плоскопараллельных пластин, которые служат в основном для получения изображений. Примеры оптических систем: микроскопы, телескопы, фотокамеры. Одним из негативных свойств таких систем является наличие аберраций. Аберрации – это погрешности изображений, которые дают оптические системы. Проявляются в том, что полученные изображения нечеткие, размытые, не соответствующие объекту, окрашенные.

Наиболее значимы следующие виды аберраций: ●Сферическая (возникает в случае широких световых пучков. В этом

случае лучи, идущие вблизи оптической оси и далеко от нее, не собираются в точку).

●Астигматизм (возникает при больших углах наклона пучка света к оптической оси, лучи пересекаются не в одной точке, а в двух взаимно перпендикулярных отрезках на некотором расстоянии друг от друга).

●Кома (появляется при косом прохождении световых лучей через линзу, в этом случае изображение точки имеет вид продолговатого несимметричного пятна).

●Дисторсия (проявляется в неодинаковости линейного увеличения всего поля изображения и приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением). Различают бочкообразную и подушкообразную.

●Дифракционная (возникает вследствие дифракции света на диафрагме и оправе фотообъектива. Также аберрация ограничивает разрешающую способность фотообъектива).

●Хроматическая (обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны).

Рассмотрим подробнее хроматическую аберрацию. Поскольку преломление света зависит от длины его волны (синий свет преломляется сильнее, чем красный), а фокусное расстояние линзы F зависит от показателя преломления:

2

1

1

1)1(

1

RRn

F,

119

где n – показатель преломления, R1 и R2 – радиусы кривизны поверхностей линзы, то для каждого из монохроматических лучей линза будет иметь свое главное фокусное расстояние. Но расстояние от оптического центра линзы до плоскости изображения f и до плоскости предмета d связаны соотношением

dfF

111 .

Следовательно, при освещении предмета белым светом его изображение будет находиться на различных расстояниях для монохроматических лучей разной длины волны. В итоге мы получим нечеткое окрашенное изображение.

Существует один дефект, который называется хроматической разностью увеличений, – это получение изображения с разноцветным ореолом. Причина заключается в том, что изображение точек (вне оси) для лучей разных цветов имеет различное увеличение. Устранить эти недостатки позволяют ахроматические линзы (сложная линза, состоящая из рассеивающей и собирающей линз, склеенных между собой оптическим клеем). Простейшее устройство такой линзы заключается в объединении двояковыпуклой линзы из кронгласа с большей оптической силой и рассеивающей линзы из флинтгласа с меньшей оптической силой.

Кронглас – обыкновенное стекло, показатель преломления в зависимости от марки которого равен: 1,46 1,61.

Флинтглас – тяжелое свинцовое стекло, показатель преломления которого в зависимости от марки равен: 1,63 1,75.

Принципиально невозможно рассчитать систему для всех длин волн. Хорошо работает метод лишь для двух линий, например, 1 656 нм (красный цвет) и 2 486 нм (зелено-голубой). Можно скомпенсировать путем набора линз с другими показателями две другие линии и т. д.

Хроматические аберрации встречаются непосредственно в нашем современном мире. Хроматическая аберрация – это довольно частая оптическая проблема и для фотографа. Она возникает, когда объектив не может передать все цветовые лучи на одну фокальную плоскость, либо разные цветовые лучи фокусируются на разных точках одной фокальной плоскости. Но, к счастью, можно предотвратить хроматические аберрации. Главное условие для предотвращения – это качественный объектив. Наиболее эффективными, хотя и более дорогими в этом плане на сегодняшний день являются объективы производства Nikon с низкодисперсными линзами. Также стоит отметить, что зум-объективы страдают от хроматических аберраций гораздо чаще, чем фикс-фокальные (без возможности приближения). Современное развитие техники позволяет создавать новые высокоточные образцы оптических систем, поэтому вопрос исследования и устранения аберраций не теряет своей актуальности.

120

С. Э. Ильин, Д. С. Яковлев, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, I курс

(научные руководители – профессор А. Н. Верхозин, доцент С. С. Воронков)

Безопорное движение – миф или реальность?

Безопорное движение – движение системы за счет внутренних процессов. Обсуждается принцип работы устройств, движущихся вопреки законам Ньютона (так называемые «инерциоиды»). Цель работы: ответить на вопро:, возможно ли такое движение (анализ доводов «за» и «против»)?

1. Что такое «безопорное движение»? Безопорное движение – это изменение положения центра масс объекта

только за счет внутренних сил. Такое движение противоречило бы закону сохранения импульса. Опыт показывает, что это не удается. Например, при разрыве шрапнели осколки разлетаются в разные стороны, но их центр масс движется по той же траектории, что и у неразорвавшегося снаряда. Если снаряд был неподвижен, то при взрыве его осколки тоже разлетятся в разные стороны, но центр масс системы остается на месте. Бесчисленное множество экспериментов подтверждают независимость положения центра масс изолированной системы от любых происходящих в ней процессов.

2. Инерциоиды Однако предложено множество устройств и выдано много патентов на

устройства, реализующие безопорное движение. Множество экспериментальных работ посвящены изучению движения инерциоидов – механизмов, якобы способных приходить в поступательное движение в пространстве (или по поверхности) без взаимодействия с окружающей средой, а лишь за счет перемещения рабочего тела, находящегося внутри.

3. Инерциоид Толчина Впервые термин «инерциоид» придумал инженер В. Н. Толчин в 1930-е

годы. «Тележка Толчина» представляет собой платформу на колесиках, наверху которой на рычагах перемещаются один или два грузика: в одну сторону медленно, а в другую быстрее. Хотя к колесам никакой силовой передачи не идет, такая тележка приходит в неравномерное, но направленное движение. Аналогичный эффект (но с движением в противоположную сторону) наблюдается и при установке инерциоида на плавающую модель.

4. Эксперименты в космосе В мае 2008 года с космодрома Плесецк ракета-носитель «Рокот» вывела в

космос малый космический аппарат «Юбилейный» с инерциоидом на борту. Инициатором доставки в космос инерциоида, прозванного журналистами «гравицапой», был генерал Валерий Меньшиков, директор НИИ космических систем. Несмотря на предупреждения ученых о невозможности для такого движителя создать тягу в космосе, поскольку это противоречит одному из

121

фундаментальных физических законов – закону сохранения импульса, его авторы заявляли, что в НИИ КС «движитель без выброса реактивной массы» работал и создавал тягу в 28 граммов. На данный движитель был выдан патент. Эксперименты финансировались в рамках межгосударственной российско-белорусской программы «Космос СГ», где главным исполнителем является также Валерий Меньшиков. Однако другие источники утверждают, что аппаратура не проходила сертификации в Роскосмосе, спутник – студенческий, поэтому результат неубедителен.

В июне-июле того же года были проведены испытания, результаты которых были названы «неоднозначными», а в феврале 2010 начались новые эксперименты. Принцип работы двигателя «не раз упоминался (и критиковался) комиссией по борьбе с лженаукой». Как и следовало ожидать, победила официальная наука: выведенный в космос движитель не смог ни на микрон изменить орбиту спутника. По мнению академика Эдуарда Круглякова, председателя Комиссии РАН по борьбе с лженаукой, эксперимент нанес ощутимый ущерб как финансам, так и престижу России.

5. Машина Норманна Дина В 1956 году американский инженер Норманн Дин предложил аппарат,

позволяющий (по утверждению автора) летать, отталкиваясь от самого себя. Предложение было настолько невероятным, что в течение трех лет изобретателю отказывали в выдаче патента. И только после того, как ученые во многих лабораториях мира убедились в реальности изобретения, оно получило право на признание. По принципу движения, машину Дина можно отнести к классу устройств, называемых внутриходами. Отличие внутриходов от других движущихся механизмов заключается в отсутствии у них ходовой части, как таковой. У них нет колес, как, например, у автомобилей, нет специальных гусеничных лент (траков), как у тракторов и танков и даже нет ног, как у нас с вами. Более того, в процессе движения их внешняя форма остается постоянной и совершенно не меняется. При этом предполагается, что движение подобных устройств осуществляется исключительно за счет внутренних сил (отсюда и название – «внутриходы»).

Критики работ Нормаʥна Дина выражают свои сомнения по поводу его результатов, так как, собрав аналог его изобретения строго по описанию, взятому из патента, они не получают работоспособного движителя. Предполагается, что автор описал в тексте патента принцип в сокращенном виде, не раскрывая некоторые важные детали конструкции.

6. Выводы Таким образом, информация по данному вопросу крайне противоречива.

Ряд сообщений содержат скрытую ошибку. Но имеются данные об устройствах, двигающихся вопреки механике Ньютона. Авторы доклада не претендуют на то, чтобы дать однозначный ответ на поставленный в заголовке вопрос. Каков будет окончательный ответ – покажет будущее.

122

Д. Ю. Долгорукова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, I курс

(научный руководитель – профессор А. Н. Верхозин)

Русский физик Б. Б. Голицын и теория теплового излучения В 1893 году (за 7 лет до Макса Планка) Б. Б. Голицын вплотную подошел

к идеям квантовой теории излучения и, может быть, стал бы основоположником современной квантовой физики, если бы был понят и поддержан современниками. Работа носит исторический характер.

При решении задачи о распределении энергии в спектре черного тела в

начале 20-го века возникла острая проблема ультрафиолетовой катастрофы. Проблема состоит в том, что классические расчеты спектра излучения черного тела приводят к абсурдному выводу: при любой температуре энергия излучения любого нагретого тела оказывается бесконечной. К такому выводу приводит классическая теория Рэлея и Джинса. Рэлей рассмотрел (1900) равновесное излучение в замкнутой полости с зеркальными стенками как систему стоячих электромагнитных волн (осцилляторов). Согласно принципу равномерного распределения энергии по степеням свободы на каждое электромагнитное колебание приходится в среднем энергия, состоящая из двух частей kT. Одну половину вносит электрическая составляющая электромагнитной волны, а вторую – магнитная. Джинс записал формулу в современном виде (1905). Решить эту проблему помогла гипотеза Планка (1900), предположившего, что излучение происходит не непрерывно, а порциями (квантами). Доклад посвящен вкладу русских физиков в решение этой проблемы. Как будет показано далее, за несколько лет до работы Планка они вплотную подошли к созданию квантовой теории теплового излучения.

Первые исследования теплового излучения относятся к 18-му веку. Химик К. В. Шееле ввел понятие теплового излучения. Р. Пикте проводил опыты с отражением тепловых лучей вогнутыми зеркалами. П. Прево установил закон подвижного теплового равновесия. В. Гершель открыл невидимые «тепловые лучи» за красной частью видимого спектра.

Настоящая теория теплового излучения возникла в 1859 г., когда Г. Р. Кирхгоф открыл основной закон теплового излучения, носящий его имя, и ввел понятие абсолютно черного тела. Через 20 лет Жозеф Стефан сделал вывод, что суммарная мощность излучения на всех длинах волн, излучаемых черным телом, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела. Стефан сформулировал свой закон в 1879 г., а в 1884 г. ученик Стефана Людвиг Больцман, применив к излучению принципы термодинамики, вывел этот закон теоретически. С этого времени он стал называться законом Стефана – Больцмана: Rэ = σT4.

Русский физик В. А. Михельсон в 1887 г. приступил к теоретическому объяснению распределения энергии в спектре излучения твердого тела. Его работа «Опыт теоретического объяснения распределения энергии в спектре

123

твердого тела» была опубликована в январе 1887 г. в «Журнале Русского физико-химического общества». Хотя Михельсону и не удалось дать точную формулировку закона смещения, но его работа послужила началом пути, по которому пошел Вильгельм Вин, давший в 1893 г. точное выражение этого закона: λmax·T = const.

В том же 1893 г. была представлена диссертация Б. Б. Голицына «Исследования по математической физике». Приведем основные вехи биографии этого замечательного ученого. Борис Борисович Голицын (1862 – 1916) – русский физик и геофизик, один из основателей сейсмологии, академик Петербургской Академии наук. По происхождению принадлежал к старинному титулованному дворянскому роду князей Голицыных. В 1880 г. окончил Морской корпус. В 1884–1886 гг. учился в Морской академии, по окончании которой пытался поступить в Петербургский университет. Отсутствие аттестата зрелости не позволило ему осуществить это намерение. Голицын уехал в Страсбург, где встретился и подружился с П. Н. Лебедевым. В Страсбурге защитил диссертацию «О законе Дальтона» на степень доктора философии. Возвратившись в Россию, сдал в Петербургском университете магистерские экзамены и был направлен в Москву, где получил в университете место приват-доцента.

В этот период он выполняет ряд работ по физике диэлектриков и теории излучения черного тела. Большой интерес представляет работа Голицына по изучению температурного излучения. Он первым ввел теперь общепринятое, а тогда многими отвергавшееся понятие температуры теплового излучения. В своей магистерской диссертации «Исследования по математической физике» (1893) Голицын дал две формулы. Одна из них выражает частный закон излучения, теперь известный под названием закона смещения Вина (1893), а другая в скрытой форме содержит формулу Рэлея–Джинса (1905).

Работа Б. Б. Голицына получила высокую оценку В. И. Вернадского, Н. А. Умова, П. А. Некрасова и других выдающихся ученых. Несомненно, Голицын вплотную подошел к квантовой теории излучения. В то же время профессоры факультета А. Г. Столетов и А. П. Соколов в рецензии на это исследование написали, что «в нем все верное не ново и все новое не верно». Разгорелась дискуссия, в которой приняли участие и другие ученые. В результате Голицын не был допущен к защите диссертации и прекратил работу в этой области.

Итак, в 1893 году (за 7 лет до Планка) Б. Б. Голицын чрезвычайно близко подошел к идеям квантовой физики. Его исследования в области теплового излучения могли бы иметь исключительное научное значение, если бы они были в то время поняты, поддержаны и не раскритикованы Столетовым и Соколовым. По этому поводу профессор А. С. Предводителев совершенно справедливо сказал: «История с диссертацией Б. Б. Голицына свидетельствует, что мнение даже крупных ученых не является гарантией для утверждения научной правды».

124

О. В. Федорова, К. И. Федорова, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, I курс


Информационная энтропия Обсуждается спорный вопрос о взаимосвязи информационной и

термодинамической энтропии. Автор склоняется к точке зрения Бриллюэна, отождествлявшего эти понятия.

Основоположник теории информации американский инженер и математик Клод Шеннон определял информацию как снятую неопределенность события, т. е. результат выбора из набора возможных альтернатив. Это нужно понимать так:

Снятие неопределенности означает выбор одного варианта из числа возможных, т. е. уменьшение количества рассматриваемых вариантов. Единицей информации является 1 бит. Количество информации (обозначается I) можно подсчитать по формуле Шеннона (1948):

N

iii ppI

12log ,

где N – количество возможных событий, pi – вероятность i-го события. Формула Шеннона напоминает формулу Больцмана, в которой также

фигурирует логарифм. Например, пусть при бросании несимметричной четырехгранной пирамидки вероятности отдельных событий будут равны:

Р1 = 1/2, р2 = 1/4, р3 = 1/8, р4 = 1/8. Тогда количество информации, которое мы получим после реализации

одного из них, можно рассчитать по формуле: I = -(l/2 log2l/2 + l/4 log2l/4 + l/8 log2l/8 + l/8 log2l/8) = (1/2 + 2/4 + 3/8 + 3/8)

битов = 14/8 битов = 1,75 бита. Такой подход к определению количества информации называется

вероятностным. Для частного, но широко распространенного и рассмотренного выше

случая, когда события равновероятны (pi= 1/N), величину количества информации I можно рассчитать по формуле:

N

iN

NNI

122 log

1log

1.

Величина, характеризующая количество неопределенности сообщения, называется информационной энтропией (обозначается символом H).

Количество информации I и информационная энтропия H характеризуют одно и то же состояние, но с разных сторон. I – это количество информации, которое требуется для снятия неопределенности H. Когда неопределенность снята полностью, количество полученной информации I равно изначально

125

существовавшей неопределенности H. При полном снятии неопределенности I и H рассчитываются по одинаковым формулам.

В общем случае H=f(N, P), где N – общее число вариантов, а P – априорная вероятность реализации каждого из них. Если все варианты равновероятны, то остается зависимость только от их числа H=f(N), вероятность Pi= 1/N, и формула Шеннона переходит в формулу, предложенную в 1928 г. американским ученым Ральфом Хартли:

I = log2N. Когда неопределенность снята полностью, количество полученной

информации I равно изначально существовавшей неопределенности H. При частичном снятии неопределенности полученное количество

информации и оставшаяся неснятой неопределенность составляют в сумме исходную неопределенность. Ht + It = H. По этой причине формулы, которые будут представлены ниже для расчета энтропии H, являются и формулами для расчета количества информации I, т. е. когда речь идет о полном снятии неопределенности, H в них может заменяться на I.

Согласно второму началу термодинамики замкнутые (изолированные) системы, т. е. системы в отсутствие вещественного, энергетического и информационного обмена с внешней средой, стремятся к устойчивому равновесному состоянию с максимальной термодинамической энтропией. Легко показать, что в этом случае информационная энтропия также будет максимальна. Это значит, что в отсутствие информационного обмена система самопроизвольно «забывает» всю накопленную ранее информацию.

Вопрос взаимосвязи термодинамической энтропии Больцмана и энтропии информационных процессов имеет длинную историю. До сегодняшнего дня продолжаются научные споры. Сторонники такой взаимосвязи считают, что энтропия Больцмана и информационная энтропия эквивалентны друг другу. Такой точки зрения придерживался знаменитый французский физик Бриллюен [1, 2], отождествлявший эти понятия. В качестве аргумента «за» указывается, что в формуле информационной энтропии присутствует коэффициент пропорциональности k, зависящий от выбора единиц измерения. Если взять в качестве k постоянную Больцмана, то можно формально перейти от информационной энтропии к энтропии термодинамической.

Противники взаимосвязи энтропии Больцмана и информационной энтропии, в свою очередь, утверждают, что «термодинамическая энтропия и информационная энтропия – это разные величины, что видно хотя бы из того, что информационная энтропия не является термодинамическим параметром» [3].

С точки зрения современной науки (синергетики) энтропия Больцмана и информационная энтропия действительно имеют определенную взаимосвязь, что, однако, не означает их полной эквивалентности. Вопрос этот до конца не решен и требует дальнейшего осмысления.

126

Литература 1. Бриллюэн Л. Наука и теория информации. – М.: Физматгиз, 1960. – 391 с. 2. Волькенштейн М. Б. Энтропия и информация. М., Наука, 1986. – 193 с. 3. Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. – М.: Изд-во

МГУ, 1993. – 54 с.

Н. А. Павлюк, А. А. Шевцов, ПсковГУ, инженерно-строительный факультет, I курс


Многоликая энтропия Понятие «энтропия» используется в термодинамике (Клаузиус),

статистической физике (Больцман), информатике (Клод Щеннон) и во многих других случаях. В термодинамике энтропия – это функция состояния, возрастающая в замкнутой системе при неравновесном теплообмене, в статистической физике – мера беспорядка в системе. Цель работы: проанализировать и уяснить связь между термодинамической и статистической энтропией.

1. Многозначность понятия «энтропия» Энтропия (в переводе с древнегреческого - поворот, превращение) –

термин, широко используемый в разных науках (термодинамике, статистической физике, информатике, экономике, истории).

Впервые понятие энтропии ввел в термодинамику немецкий физик Рудольф Клаузиус в 1865 году. По Клаузиусу энтропия – это функция состояния термодинамической системы, возрастающая при неравновесном теплообмене. Изменение энтропии при обратимом (равновесном) переходе из состояния 1 в состояние 2 рассчитывается по формуле:

2

112 T

QSS

, (1)

где δQ – элементарное количество теплоты, сообщаемое системе; T – температура.

В статистической физике (Людвиг Больцман) энтропия является мерой вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния:

WkS ln , (2) где W – термодинамическая вероятность. Далее покажем, что k –

постоянная Больцмана, известная из кинетической теории. В теорию информации понятие энтропии ввел американский инженер и

математик Клод Шеннон (1948), предположивший, что прирост информации равен утраченной неопределенности. Определение энтропии по Шеннону связано с понятием термодинамической энтропии: энтропия – это мера

127

неопределенности информации. Как и в термодинамике, существует закон, утверждающий, что «в замкнутой информационной системе энтропия может только возрастать».

В экономике также используется понятие энтропии: мировая экономика представляет собой глобальную информационную систему. Эволюция этой системы сопровождается ростом энтропии. Система может развиваться только в том случае, когда она получает информацию извне. Чтобы противостоять росту энтропии, необходим обмен информацией. Глобализация приводит к тому, что обмениваться информацией становится не с кем. Отсюда следует неизбежность кризисов.

В исторической науке энтропия является характеристикой вариативности (изменчивости) исторического процесса.

В психологии и психоанализе на основе понятия энтропии строятся модели сознания.

2. Термодинамическая и статистическая энтропия Покажем, что формулы (1) и (2) эквивалентны. Пусть система (идеальный

газ) изотермически переходит из состояния 1 в состояние 2. Тогда AN

A V

Vk

V

VkN

V

VR

V

dVR

T

pdv

T

QSSS

1

2

1

2

1

22

1

2

1

2

112 lnlnln

.

С другой стороны,

1

212 lnlnln

W

WkWkWkS , (3)

где W1,2 – термодинамическая вероятность системы в состояниях 1 и 2. Покажем, что W пропорциональна ANV . Пусть V– полный объем сосуда с газом, а V0 – объем части сосуда. Тогда

вероятность попадания одной молекулы в объем V0 равна V0/V. По теореме умножения вероятностей вероятность попадания всех молекул в объем V0 равна

ANVV )/( 0 . Термодинамическая вероятность W = ANVV )/( 0 , что и требовалось доказать. Значит, (3) можно записать в виде:

1

2

1

2 lnlnV

VkN

V

VkS A

N A

. (4)

Сравнивая (1) и (4), видим, что коэффициент k в формулах (2) и (3) есть постоянная Больцмана.

3. Выводы Неоднозначное понятие «энтропия» используется в естествознании,

экономике, математике, гуманитарных науках и во многих других случаях. Показана тождественность формул, выражающих термодинамическую и статистическую энтропию. На примере изотермического процесса показано, что коэффициент пропорциональности в формуле Больцмана равен постоянной Больцмана k.

128

Секция «Информатика и вычислительная техника»

В. В. Анишина, ПсковГУ, факультет информатики, IV курс

(научный руководитель – старший преподаватель Н. В. Мотина)

Рекурсивные запросы в Oracle SQL СУБД Oracle позволяет создавать рекурсивные запросы на выборку

данных, то есть такие запросы, которые обращаются к самому себе. Рассмотрим синтаксис рекурсивного запроса на примере нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух чисел с помощью алгоритма Евклида:

НОД (А, В) = (если В = 0, то А, иначе НОД (В, mod (А, В))), где mod – остаток от деления. Соответствующий SQL-запрос для А = 2502 и В = 1404: WITH recquery (a, b) AS – собственно рекурсивный

запрос (SELECT 2502 AS a, 1404 AS b FROM dual – опорный запрос UNION ALL SELECT b AS a, mod(a, b) AS b FROM recquery WHERE (b > 0) ) – добавляемые данные SELECT a AS GND FROM recquery WHERE (b = 0); – основной запрос Фактически рекурсивный запрос выполняет поиск в ширину (BFS –

breadth-first search). Поэтому такого вида запросы можно использовать в графовых задачах, решаемых с помощью BFS. Одна из подобных задач – нахождение кратчайшего пути между двумя вершинами в ненагруженном графе.

Найдем, например, кратчайший по количеству остановок беспересадочный автобусный маршрут между двумя автобусными остановками. Для этого создадим следующую базу данных.

CREATE TABLE busstops – автобусные

остановки (bs NUMBER PRIMARY KEY, – код остановки busstop VARCHAR2 (80 CHAR) NOT NULL UNIQUE – название

остановки); CREATE TABLE routes – маршруты (n NUMBER, – номер остановки по маршруту bus NUMBER NOT NULL, – номер маршрута bs NUMBER REFERENCES busstops (bs), – код остановки

129

dir CHAR (1) NOT NULL, – ‘f’ – прямое направление (‘e’ – конечная)

– ‘r’– обратное (‘b’– конечная) PRIMARY KEY (n, bus, dir)); С помощью рекурсивного запроса поиском в ширину найдем количество

остановок (recstep) между вершинами «Железнодорожный вокзал» и «ул. Рокоссовского» на различных автобусных маршрутах:

WITH query(bus, snow, n, dir, recstep) AS

(SELECT bus, bs, n, dir, 1 AS recstep FROM busstops JOIN routes USING (bs) WHERE busstop = 'Железнодорожный вокзал' UNION ALL SELECT r.bus, r.bs, r.n, r.dir, q.recstep+1 FROM query q, routes r WHERE q.bus=r.bus AND q.n+1=r.n AND (q.dir=r.dir OR

(q.dir='f' AND r.dir='e') OR (q.dir='r' AND r.dir='b')) AND q.snow <> (SELECT bs FROM busstops WHERE busstop = 'ул. Рокоссовского')) Теперь, зная минимальное количество остановок между двумя заданными

вершинами, восстановим кратчайший путь, выполнив обратный ход рекурсии из вершины «ул. Рокоссовского» в исходную вершину:

reverse (bus, snow, n, dir, recstep) AS

(SELECT bus, snow, n, dir, recstep FROM busstops JOIN query ON snow = bs WHERE busstop = 'ул. Рокоссовского' AND recstep = ( SELECT min (recstep)

FROM busstops JOIN query ON snow = bs WHERE busstop = 'ул. Рокоссовского' )

UNION ALL SELECT q.bus, q.snow, q.n, q.dir, q.recstep FROM reverse r, query q WHERE r.bus=q.bus AND q.n+1 = r.n AND (r.dir=q.dir OR

(q.dir='f' AND r.dir='e') OR (q.dir='r' AND r.dir='b')) AND r.recstep <>1) В основном запросе сформируем перечень остановок кратчайшего пути: SELECT TO_CHAR(bus) AS "№", max (recstep) AS "Остановок",

130

LISTAGG (busstop, ' -> ') WITHIN GROUP (order by recstep) AS "Маршрут"

FROM reverse JOIN busstops ON snow = bs GROUP BY bus;

№ Остановок Маршрут 6 12 Железнодорожный вокзал -> ул. Гагарина -> Торговый центр ->

пл. Победы -> Дамба -> Дом Офицеров -> ул. Народная ->10 школа -> Рижский проспект -> ул. Коммунальная -> Торговый дом -> ул. Печорская

Приведенные запросы показали синтаксис рекурсивного запроса Oracle

SQL и его применение в решении задач алгоритмом поиска в ширину.

Т. В. Прокофьева, Л. А. Попова, ПсковГУ, факультет информатики, IV курс

(научный руководитель – старший преподаватель Н. В. Мотина)

Анализ данных средствами Oracle SQL Oracle SQL имеет встроенные функции анализа данных, которые

значительно упрощают построение сложных запросов по вычислению различных итоговых значений в базах данных. Рассмотрим некоторые из этих функций.

В качестве примера данных возьмем базу данных формирования рейтинга студентов. Переход к балльно-рейтинговой системе – одна из современных тенденций в оценке успеваемости. Рейтинговая система оценки заключается в том, что для каждой учебной дисциплины вводится рейтинг-карта, где указывается максимальное количество баллов за какую-либо тему или работу. По мере сдачи студентом этих тем или работ ему начисляется определенное количество баллов, не превышающее максимально возможное. По полученной сумме баллов студенты занимают определенные места в рейтинге. Структура соответствующей базы данных изображена на рис. 1.

Для подсчета доли некоторого значения в общем результате Oracle предлагает использовать функцию RATIO_TO_REPORT(). Покажем, например, какой процент в итоговой сумме баллов может получить оценка по конкретной теме дисциплины «БЖД». Для получения строчки «ИТОГО» с суммарными данными включим во фразу GROUP BY функцию ROLLUP().

WITH tmp1 AS (SELECT tema, sum(max_ball) as sumtema

,RATIO_TO_REPORT(sum(max_ball)) OVER () AS dolya FROM reiting_disciplin WHERE disciplina = 'БЖД' GROUP BY tema)

131

SELECT DECODE (grouping (tema), 0, TO_CHAR (tema), '* ИТОГО: *') AS tema , sum (sumtema) max_ball , TO_CHAR (ROUND (100*sum(dolya))) || ' % ' AS dolya FROM tmp1 GROUP BY rollup (tema);

TEMA MAX_BALL DOLYA Виброизолирующие свойства амортизаторов 10 19% Исследование освещенности на рабочем месте

15 28%

Шумозаглушающие свойства различных материалов

18 34%

Электрическое сопротивление тела человека 10 19% * ИТОГО: * 53 100%

Чтобы «вытянуть» значения нескольких строк одного столбца таблицы

БД в одну строку, можно воспользоваться функцией LISTAGG (), где указываем символ-разделитель и порядок значений. Сформируем список фамилий студентов для каждой группы.

SELECT grup ||' '|| LISTAGG(fio,',' ) WITHIN GROUP (ORDER BY fio) AS grup_and_fio FROM students GROUP BY grup ORDER BY grup;

GRUP_AND_FIO 0084-01 Смирнов А. В., Тимофеев Д. А., Шишанов М. П. 0084-03 Петрова И. И., Попова Л. А., Прокофьева Т. В.

Для подсчета имеющегося у студента количества баллов на конкретную

дату используем функцию накапливающего итога SUM (). SELECT data, tema, ball, SUM (ball) OVER (ORDER BY data) AS summa FROM reiting_ballov rb JOIN reiting_disciplin rd

ON rb.tema_disciplin=rd.id JOIN students s ON s. zachetka=rb.student WHERE fio = 'Прокофьева Т. В.' AND disciplina = 'БЖД';

DATA TEMA BALL SUMMA11.03.14 Исследование освещенности на рабочем

месте 14 14

01.04.14 Виброизолирующие свойства амортизаторов 10 24 27.04.14 Электрическое сопротивление тела человека 9 33 15.05.14 Шумозаглушающие свойства различных

материалов 18 51

132

Функции ранжирования позволяют задать строкам таблицы «места» в

зависимости от имеющихся в них значений. Определим место в рейтинге студентов группы 0084-03 по дисциплине «БЖД». Функция ROW_NUMBER() просто пронумерует строки, учитывая их порядок, заданный во фразе ORDERBY. При этом студенты с одинаковым количеством баллов получат различные места. Функция RANK() присвоит двум студентам с одинаковым количеством баллов одно и то же место, причем следующее по порядку место не будет отдано никому. Функция DENSE_RANK() также даст двум студентам с одинаковым количеством баллов одно и то же место, но и следующее по порядку место не оставит «вакантным».

WITH tmp AS (SELECT fio , SUM (ball) OVER (partition by fio) AS balli FROM students s JOIN reiting_ballov rb ON s.zachetka=rb.student JOIN reiting_disciplin rd ON rb.tema_disciplin=rd.id WHERE grup = '0084-03' AND disciplina = 'БЖД') SELECT fio, balli , ROW_NUMBER () OVER (ORDER BY balli DESC) AS mesto , RANK () OVER (ORDER BY balli DESC) AS mesto_r , DENSE_RANK () OVER(ORDER BY balli DESC) AS mesto_rd FROM tmp GROUP BY fio, balli;

FIO BALLI MESTO MESTO_R MESTO_RD Петрова И. И. 51 1 1 1 Прокофьева Т. В. 51 2 1 1 Попова Л. А. 49 3 3 2

Функция PIVOT() берет данные из строк, агрегирует их и возвращает в

виде столбцов, то есть строит сводную или перекрестную таблицу. Для каждого студента приведем сумму его баллов по дисциплине «ИИС», по дисциплине «БЖД», по дисциплине «Схемотехника», а также общую сумму баллов.

SELECT *FROM (SELECT grup, fio, ball, disciplina , SUM (ball) OVER (partition by zachetka) AS summa FROM reiting_ballov rb JOIN reiting_disciplin rd

ON rb.tema_disciplin=rd.id JOIN students s ON s. zachetka=rb.student) PIVOT (SUM (ball) FOR disciplina IN ( 'ИИС','БЖД', 'Схемотехника')) ORDER BY grup, summa DESC;

133

GRUP FIO SUMMA ‘ИИС’ ‘БЖД’ ‘Схемотехника’0084-01 Тимофеев Д. А. 107 50 57 0084-01 Шишанов М. П. 100 46 54 0084-01 Смирнов А. В. 83 36 47 0084-03 Прокофьева Т. В. 90 39 51 0084-03 Петрова И. И. 90 39 51 0084-03 Попова Л. А. 82 33 49

Таким образом, рассмотренные функции анализа данных Oracle SQL

были применены для расчета рейтинговых показателей успеваемости студентов.

Секция «Информационные системы и технологии»

П. Н. Смирнов, ПсковГУ,

факультет информатики, I курс (научный руководитель – электроник 2-ой категории В. Ю. Губарев)

Применение «дерева отрезков» при агрегировании данных

С ростом производительности вычислительной техники, объемов доступной памяти и появлением дешевых датчиков в большинстве компаний стремятся фиксировать те или иные данные через малые интервалы времени. Примеры величин, которые могут фиксироваться с большой частотой: параметры электрических цепей, параметры давления в трубах и емкостях, параметры состояния объектов жизнеобеспечения, параметры ядерных реакторов, поведение изменения биржевых котировок акций, цен на сырье, параметры описания погодных условий и другое. Человек при оценке общей ситуации, построении гипотез и теорий, принятии управленческих решений и решении других подобных задач на основании больших объемов данных, как правило, прибегает к построению графиков.

134

Длпромежуграфичес

Наанализе измененичерного Верхняя соответсЕсли ценчерного. Наданных здня приизображе

ля отобраутке времских объе

а рисунке рынка. ия цены влибо бели нижн

ствующийна закры

а рисунке за 5 минуи тех же енного на

ажения омени тректов (обы

Ри1 приведКаждый в течениелого тела няя граний период. ытия боль

1 изобраут. На рипарамет

а рисунке

общей карребуется ычно точк

ис. 1. Японден типичэлемент

е определ(могут б

ицы фитиГраницы ьше цены

ажено 52 исунке 2 птрах групе 1.

ртины извыводитки и лини

нские свечный графграфикаенного инбыть испоиля – эттела отоб

ы открыти

свечи, капоказан гппировки

зменениять на экии, соедин

ечи, 5 часфик, испола – свечантервала ользованыто максимбражают ия, то те

аждая свеграфик, от, что и

я параметкран десняющие и

ов. льзуемыйа – отобвремени.ы другие мум и мцену открело белог

еча получтображаюпри пост

тров на сятки миих).

й при технбражает . Свеча соцвета) и

минимум рытия и зго цвета,

чена группющий дантроении

большомиллионов

ническомдиапазоностоит изи фитиля.цены зазакрытия.иначе –

пировкойнные за 4графика,

м в

м н з а

–

й 4 ,

135

Учвсему грсвечи сттребуетс Прнесколькфинансопроверкечисел. Потклика г Мочто графинформамногокраколичест

часток грарафику, изтали наклся измененри подготко распвых и дре библиотПри масшграфичесожно сделфические ацию, такатно, чттву получ

Рафика, вызображенладыватьсние интеровке статпространеругих статеке подаштабировского интелать вывомодули оким обрато требученных да

Рис. 2. Япоыделеннынному на ся друг нрвала агретьи автор енных батистичесавался мавании и ерфейса.од, что поотображеназом, одиует вычианных.

онские свый краснырисунке на друга,егации давизуальнбиблиотекских даннассив данпрокрутк

одобное пния графиин и тот ислительн

вечи, 4 дным прямо1. Из этог, картинаанных. но проверк для ных в винных, соске график

поведенииков не аже пиксной мощ

ня. оугольникго изобраа стала н

рил на првизуали

иде японстоящий ка наблю

е програмнализируель можещности

ком, соотважения вине столь

роизводитизации ских свечиз милли

юдались з

ммы вызвуют постует формипропорци

ветствуетидно, чтоясной, и

тельностьнаучных,чек. Прииона парзадержки

вано тем,упающуюироватьсяионально

т о и

ь , и р и

, ю я о

136

РипикселейКаждой ппикселюпар значе

Поподачи дданных бсвечей). Длданные агрегацивыполняобразом, Такинтерваланалогичдо O m «Биспользовершина В агрегаци

сунок 3 пй при бопаре знач

ю может сений на э

осле рассмданных гбыло рав

ля реализас помощии для одяется за в, для m обк как вселы агрегачным спо. ор» обыованием са «дерева»таблице

ии, описан

поясняет ольшом учений (t, fсоответстэкране ото

Рис. 3. Г

мотренияграфичесвно колич

ации идещью струдного гравремя порбъектов пе m объекации не пособу обхо

чно обхоструктуры» посещае

1 привнных в да

ситуациюувеличенf(t)) таблитвовать неображено

Графичес

я описаннской библчеству вид

и предлагуктуры «дафическогрядка O lотребуетсктов на гересекаюода струк

одят рекуы данныхется единодится санной стат

ю графичии и даницы соотвесколько о 13 пиксе

ское поясн

ной пробллиотеке тдимых гр

гается агдерево отго объектnn , где ся время пграфике рются, то, октуры дан

урсивнымх «стек»,ножды. сравнениетье.

чески. Нана табливетствует пар значелей.

нение про

лемы поятаким обрафически

грегироваттрезков» та (свечкиn – объепорядка Oрасположеобходя «днных «бор

м алгори что при

е произв

а нем изоица дискродин пикчений, в р

облемы .

явилась ибразом, чих объект

ть (групп[5]. Вып

и) на укам входныO m lnn .ены послдерево отрр», можно

итмом иливодит к

водительн

ображена ретных зксель. Но результат

идея оптичтобы котов (точек

пировать) полнениеазанной сых данны. ледователрезков» со улучши

ли реализтому, что

ности алг

матрицазначений.каждомуте для 19

имизацииоличествок, линий,

входныее запросаструктуреых. Таким

льно и ихпособом,ить время

зацией со каждая

горитмов

а у 9

и о ,

е а е м

х , я

с я

в

137

Таблица 1

Линейный алгоритм O m k или

O n k используют графические библиотеки

Логарифмический O m lnn «дерево отрезков»

Константный O m «бор» на «дереве отрезков»

n – объем входных данных m – количество отображаемых данных k – объем агрегирования


1. Информационное агентство Fusion Media. Режим доступа: URL: http://ru.investing.com.

2. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://ru.wikipedia.org.

3. Викиконспекты НИУ ИТМО [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://neerc.ifmo.ru.

4. Дискретная математика и комбинаторика / Джеймс Андерсон. М.: Издательский дом «Вильямс».

5. Алгоритмы: построение и анализ, 2-е издание / Томас Кормен. М.: Издательский дом «Вильямс».

6. CodeMore. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.codemore.info.

138

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

А. С. Смирнов, ПсковГУ, электромеханический факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент С. Ю. Логинов)

Разработка устройства контроля температуры на базе МК ATmega

Вступление. В связи с повышением цен на энергоносители актуальнее становится

вопрос об энергосбережении. В зданиях есть два пути решения сбережения тепла и уменьшения потребления энергии. Первый путь – улучшение теплоизоляции и, как следствие, уменьшение теплопотерь. Второй путь – оптимизация потребления энергоносителей. В данной работе подробно рассмотрен второй путь.

Область применения устройства по контролю температуры: частные дома, здания, помещения, инкубаторы, производственные цеха, технологические участки производства, на которых требуется контроль температуры, и др.

Постановка задачи. Разработать устройство с возможностью задания почасовых температурных графиков в зависимости от времени суток. Поддержание текущей заданной температуры с точностью до ±1° С. Устройство должно коммутировать силовую цепь переменного тока нагревательного устройства. В роли нагревательного устройства могут быть: электрический нагреватель, насос принудительной циркуляции отопления в домах и зданиях с индивидуальным тепловым пунктом (ИТП) и др.

Материалы и методы. На рис. 1 ʧредставлена разработанная структурная схема устройства

контроля температуры.

Рис. 1. Структурная схема устройства контроля температуры.

Микроконтроллер Датчик

температуры

Дисплей

Клавиатура

Электромагнит-ное реле

Нагреватель

139

В настоящий момент широкое применение находят микроконтроллеры (МК) для решения различных технических задач. Для решения поставленной задачи также применен МК фирмы Atmel ATmega16.

В качестве датчика температуры выбран цифровой датчик температуры DS18B20. Данный датчик позволяет измерять температуры в пределах от -55° С до +125° С и с точностью ±0.5° С в пределах от -10° C до +85° C.

Для отображения информации выбран ЖКИ знакосинтезирующий 2х16 с контроллером HD44780 или его аналогом. Интерфейс подключения дисплея к МК – параллельный. Данный тип индикатора позволит отображать текстовую информацию 2 строки по 16 символов и реализовать графический интерфейс.

Коммутирование силовой цепи осуществляется через электромагнитное реле, управляемое МК через транзисторный ключ. Также к катушке параллельно присоединяется диод для защиты от ЭДС самоиндукции катушки реле в момент отключения катушки от питания. Электромагнитное реле 801Н-1С-С имеет следующие параметры: напряжение питания катушки 12 В, ток питания катушки постоянный, двухпозиционное реле, максимальное коммутируемое постоянное напряжение 30 В и ток 10 А, максимальное коммутируемое переменное напряжение 250 В и ток 10 А, герметичный корпус. Параметры электромагнитного реле обуславливают максимальную мощность нагревательного элемента и составляют 2,2 кВт.

Написание кода программы для МК происходит в программе CodeVisionAVR Evaluation (CVAVR). CVAVR включает в себя компилятор языка Си++ для AVR. Также в CVAVR предоставлен набор подключаемых библиотек. Библиотека «1wire.h» реализует протокол передачи данных по 1-Wire. Библиотека «ds18B20.h» содержит команды управления датчиком DS18B20. Библиотека «alcd.h» служит для подключения ЖКИ дисплея, содержит команды управления и передачи данных от МК в ЖКИ. И другие библиотеки. Таким образом, с помощью подключаемых библиотек облегчается написание программного кода при использовании готовых функций управления, приема и передачи данных.

МК ATmega16 содержит 8-битный Timer/Counter T2 с возможностью работы в асинхронном режиме. В этом режиме на вход T2 поступает сигнал от кварцевого резонатора, что позволяет использовать T2 в качестве часов реального времени. T2 оптимизирован для работы на частоте 32 768 Гц, кварцевый резонатор при этом подключается к выводам TOSC1 и TOSC2. Предделитель Т2 настраивается на 1/128, что дает нам прерывание каждую секунду от Т2. Чем и воспользуемся для отсчета реального времени.

Устройство контроля температуры имеет два режима работы: «Неделя» и «Сутки». В режиме «Неделя» для каждого дня недели задается свой почасовой температурный график. В режиме «Сутки» задается один почасовой температурный график, который будет использоваться каждый день независимо от текущего дня недели.

Описание алгоритма работы. В момент включения устройства происходит настройка портов ввода/вывода. Далее следуют настройка таймера/счетчика Т2 на асинхронный режим и установка его предделителя на

140

1/128. Происходит инициализация протокола 1-Wire и дисплея. Затем запускается подпрограмма «Search», которая выполняет поиск и настройку датчика температуры. После выполнения подпрограммы происходит возвращение в основной алгоритм. Переменные «Read» и «Print» имеют тип bit. Эти битовые переменные используются в качестве флагов. Создается бесконечный цикл, внутри которого осуществляются проверка флагов и запуск подпрограмм. Флаг «Read» выставляется в 1 каждую секунду и служит командой для считывания температуры с датчика. В случае если флаг «Read» равен 1, то осуществляется переход в подпрограмму «Readtemp», которая выполняет считывание текущей температуры и расчет каждые 7 секунд ПИД регулятора. После выполнения подпрограммы происходит возвращение в основной алгоритм. В случае если флаг «Read» равен 0, происходит переход к следующему блоку. Флаг «Print» выставляется в 1 каждую секунду, а также после нажатия любой из четырех кнопок управления и служит для обработки нажатой кнопки и обновления информации на дисплее. В случае если флаг «Print» равен 1, то осуществляется переход в подпрограмму «Display», которая обновляет или изменяет отображаемую информацию на дисплее. После выполнения подпрограммы происходит возвращение в основной алгоритм. Затем происходит возвращение к проверке флага «Read».

Для улучшения контроля температуры можно применить различного рода регуляторы: П, ПД, ПИ, ПИД фазе «логика». Подробнее рассмотрим ПИД-регулятор. Назначение ПИД-регулятора – в поддержании заданного значения x0 некоторой величины x с помощью изменения другой величины u. Значение x0 называется заданным значением, а разность e = (x0 − x) – ошибкой регулирования, рассогласованием или отклонением величины от заданной. Выходной сигнал регулятора u определяется тремя слагаемыми:

.

В программной реализации переходят к дискретной реализации: ;

;

— 1 1

2;

— — 1 .

Результаты. В результате работы разработана принципиальная электрическая схема в

ПО Proteus 7 (demo) (рис. 17). Написана программа для МК на языке Си. В схеме предусмотрена возможность создания второго канала управления. К примеру, это может быть канал управления по принципу реле времени.

Выводы. В ходе работы решалась задача проектирования и исследования

устройства контроля температуры. В результате проведенной научно-

141

исследовательской работы был спроектирован, изготовлен и налажен действующий макет устройства, которое позволяет задавать и поддерживать температурный режим на объектах, предусматривающих регулирование температуры. Это позволяет снизить потребление энергоресурсов, в жилых помещениях – повысить комфорт. На технологических участках производства, требующих контроля температуры, – обеспечить выполнение технологического процесса.


1. Евстигнеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2007. – 592 с.: ил. (Серия «Программируемые системы»).

2. Белов А. В. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике. – СПб.: Наука и Техника, 2007. – 352 с.

3. Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Мазора Ю. Л., Мачусского Е. А., Правды В. И. – М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2002. – 944 с.

И. И. Ибатулин, ПсковГУ, электромеханический факультет, II курс


Игровая установка «FAST» Введение. В настоящее время появляется все большее количество различных

игровых установок. В работе рассматривается один из вариантов спортивной установки для определения скорости реакции. Для реализации устройства использовался распространенный микропроцессор ATmega.

Описание установки. Устройство имеет 5 световых индикаторов и соответствующие им 5

кнопок. Микропроцессор случайным образом выбирает тот или иной световой индикатор, после чего необходимо ударить по соответствующей кнопке. Микропроцессор определяет время между срабатыванием светового индикатора и нажатием кнопки, а также вычисляет и выводит среднее время. Структурная схема представлена на рис. 1.

142

Рис. 1. Структурная схема игровой установки FAST. Алгоритм работы программы. Для данной установки разработан алгоритм работы программы

микропроцессора. Вначале происходит настройка портов, затем производится выбор количества ударов. Далее нажатие кнопки «запуск», происходит обратный отсчет времени и загорается случайным образом любой световой индикатор. После того как загорелся световой индикатор, происходит отсчет времени до удара в сопровождении звукового сигнала. Если была нажата нужная кнопка, время отсчета останавливается, гаснет световой индикатор. Если была нажата несоответствующая кнопка, световой индикатор продолжает гореть и тон звукового сигнала изменяется. Микропроцессор запоминает количество ошибок. Цикл повторяется выбранное количество раз. В конце выводиться среднее время нажатия кнопок. Алгоритм представлен на рис. 2.

143

Рис. 2. Алгоритм игровой установки FAST. Программное обеспечение PROTEUS 7.5. Проектирование установки. Как и любое сложное техническое устройство

эта установка предварительно моделировалась в программной среде PROTEUS. Пакет представляет собой систему схемотехнического моделирования,

базирующуюся на основе моделей электронных компонентов, принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета PROTEUS VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч. Библиотека компонентов содержит справочные данные. Дополнительно в пакет PROTEUS VSM входит система проектирования печатных плат. Пакет PROTEUS состоит из двух частей, двух подпрограмм: ISIS – программа синтеза и моделирования непосредственно электронных схем и ARES – программа разработки печатных плат. Модель в PROTEUS представлена на рис. 3.

144

ЗакВ

налажен

1. Хопер

2. ЖаинВи

3. Ми200

Рис.

ключенирезультадействую

оровиц Преработанан М. Ртегральныильямс, 20икушин А06.

3. Модел

ие. ате провеющий мак

Рис. 4.

., Хилл Унное и доРабаи, Аные схемы007. А. Занима

ль игрово

еденной кет игров

Внешний

У. Искуссополненнонанта Чаы. Метод

ательно о

й установ

работы бой устано

й вид игр

Литераство схемое. – М.: Мандракасадология п

о микроко

вки FAST

был спроовки FAS

овой уста

атура мотехникиМир, 1993ан, Боривпроектир

онтроллер

T в среде P

оектироваT (рис. 4)

ановки FA

и: В 3-х т3. вож Никования. –

рах. – М.

PROTEU

ан, изгот).

AST.

томах. –

колич. Ц– 2-е из

.: БХВ-Пе

S.

товлен и

Изд. 4-е,

Цифровыезд. – М.:

етербург,

и

,

е

,

145

М. С. Усов, ПсковГУ, электромеханический факультет, V курс


Индуктивный измерительный преобразователь линейных перемещений

Активные магнитные подвесы имеют широкий спектр применения. При

участии в НИОКР по разработке активного магнитного подвеса, возникла проблема выбора датчика положения. Наиболее часто используемые датчики положения: индуктивные, емкостные и индукционные. Эти датчики имеют ряд недостатков [1]:

– низкий уровень помехозащищености; – необходимость преобразования выходного сигнала, что снижает

точность и быстродействие датчика. Было предложено модернизировать индуктивный датчик положения.

Высокие показатели точности были достигнуты переходом от аналогового сигнала к цифровому. Схема преобразователя очень проста и гораздо выгоднее по экономическим показателям и по точности измерения (рис. 1). Принцип работы очень простой.

Рис. 1. Функциональная схема модернизированного индуктивного

преобразователя линейных перемещений. 1 – катушка; 2 – магнитопровод; 3 – генератор прямоугольного

напряжения; 4 – резистор; 5 – компаратор; 6 – источник опорного напряжения. При питании цепи катушки и резистора прямоугольным напряжением с

полупериодом, меньшим электромагнитной постоянной времени катушки, падение напряжения на резисторе будет иметь треугольную форму. При изменении зазора сердечника индуктивность катушки изменится, а следовательно, изменится и амплитуда напряжения на резисторе. На входы компаратора подается постоянное опорное напряжение и треугольное

=U

2

1

4

5

6

~U

3

146

напряжедлительн

Симикрокопредстав

Быинтерфейуправлени постробладает

Длпроизвесбиблиотевручнуюнастройквыполняесть подп

ние с реность котоигнал, сннтроллервленную н

ыла написйсу RS-2ние датчиоены оцт высокимля того сти иницек, портою, так и ки в тяющийся программ

езистора. орых завинимаемыйра ATmна рис. 2.

Рис. 2.

сана прогр232, такжиком. Поленочные м уровнемчтобы мциализацов, таймерпри по

текст прбесконечмы преры

При этисит от вей с комmega 8

Осцилло

рамма обе с помолученныеграфики

м помехозмикроконию, а ров-счетчмощи пррограммычно (рис.вания, гд

том на ееличины мпаратор8535, и

ограмма с

бработки дощью этое данные и. Помимзащищенннтроллер это насчиков и трограммыы. В пр

3). Помие использ

го выходзазора мара, обрабимеет

игнала с

данных иго интермогут бымо точноности. работал

стройка т. д. [2]. ы, которарограммеимо оснозуются та

де появлагнитопробатываетспрямоуго

компарат

и пересылфейса моыть обрабсти и де

л правилподключЭто можая автоме есть овного циаймеры-сч

ляются имовода. ся при ольную

тора.

лки их наожно проотаны, соешевизны

ьно, неочения тржно продематическиосновнойикла в прчетчики.

мпульсы,

помощиформу,

а ЭВМ пооизводитьохраненыы датчик

обходиморебуемыхелать как впишетй цикл,рограмме

,

и ,

о ь ы к

о х к т , е

147

Прс помощ

рограмма ью прогр

Рис. 4.

Р

записыварамматора

Принцип

Да

Да

Рис. 3. Ос

ается в миа.

пиальная с

Начало

Инициализация

Ожиданипрерывани

Команда”0”?

For i_transmit=

1..50

Передачамассива

а

а

сновной ц

икроконтр

схема инд

о

ая

я ия

?

а а

Нет

Нет

цикл прогр

роллер U

дуктивног

раммы.

U3, изобра

го датчик

аженный н

ка положе

на рис. 4,

ения.

,

148

Для того чтобы произвести сравнение между аналоговым индуктивным датчиком положения и цифровым (модернизированным), была собрана схема, рис. 4, объединяющая в себе как аналоговый преобразователь, так и цифровой. Написаны две программы для считывания данных, в аналоговом преобразователе измеряется амплитуда, а в цифровом – ширина прямоугольных импульсов. Главной целью модернизации индуктивного датчика положения является повышение точности и защита от помех. По первым испытаниям можно сказать, что датчик обладает помехозащищенностью и более точно показывает смещение якоря, чем аналоговый. По экономическим расчетам модернизированный датчик положения является более выгодным как по затратам на реализацию, так и по амортизационным отчислениям. Сравнение экономических показателей приведено в таблице 1.

Таблица 1. Затраты на эксплуатацию датчика

Расходная статья Разраб.дат. (руб./год)

Аналог. (руб./год)

Амортизационные отчисления 2040 2145 Затраты на электроэнергию 1778 2454 Затраты на текущий ремонт 204 214 Итого: 2922 4813


1. Мишель Ж. Программируемые контроллеры. Архитектура и применение: перевод с французского. – М.: Машиностроение, 1992.

2. Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники – теория расчета, применение. – СПб. Политехника. 2003.

А. А. Глушенков, ПсковГУ, электромеханический факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент И. И. Бандурин)

Система планирования ресурсов предприятия ERP

Введение. Каждое предприятие стремится занять на рынке хорошее положение, а

для этого необходимо правильно и рационально управлять своим производством. В современных условиях эффективное управление представляет собой ценный ресурс. Одним из способов повышения эффективности протекания трудового процесса является его автоматизация. Но самым трудным при решении этой задачи является построить единую систему, которая будет отвечать запросам сотрудников всех подразделений.

149

Последним достижением в эволюции автоматизированных интегрированных систем управления предприятием является разработка системы планирования ресурсов предприятия (ERP). ERP-системы охватывают все сферы предприятия, непосредственно связанные с его деятельностью (в первую очередь здесь имеются в виду производственные предприятия). Современные ERP-системы обеспечивают выполнение всех основных функций предприятия независимо от его рода деятельности.

Основные понятия. ERP-система (англ. Enterprise Resource Planning System – система

планирования ресурсов предприятия) – это корпоративная информационная система (КИС), предназначенная для автоматизации учета и управления.

Системами уровня ERP называют пакеты программ, обеспечивающие функциональность, которая обычно выполняется двумя или более системами. Системы планирования ресурсов предприятия – (ERP) служат для интеграции всех данных и процессов организации в единую систему.

В идеале единая база данных ERP-системы содержит все данные программных модулей: производство, управление поставками, финансы, проекты, трудовые ресурсы, управление сбытом, связи с клиентами/заказчиками, информационное хранилище.

Большинство современных ERP – систем построены по модульному принципу, что дает заказчику возможность выбора и внедрения лишь тех модулей, которые ему действительно необходимы. Модули разных ERP – систем могут отличаться как по названиям, так и по содержанию. Тем не менее, есть некоторый набор функций, который может считаться типовым для программных продуктов класса ERP. Такими типовыми функциями являются:

1) ведение конструкторских и технологических спецификаций; 2) управление спросом и формирование планов продаж и производства; 3) планирование потребностей в материалах; 4) управление запасами и закупочной деятельностью; 5) планирование производственных мощностей; 6) финансовые функции; 7) функции управления проектами.

Классические ERP-системы, в отличие от так называемого «коробочного» программного обеспечения, относятся к категории «тяжелых» программных продуктов, требующих достаточно длительной настройки, для того чтобы начать ими пользоваться. При внедрении ERP-системы обычно невозможно обойтись своими специалистами, и руководство компании часто обращается за помощью к производителю или независимым консалтинговым фирмам. Эти фирмы обычно предоставляют три вида профессиональных услуг: консалтинг, модификацию под заказчика и поддержку; в этом случае даже небольшие проекты становятся дорогостоящими.

150

Преимущества и недостатки ERP-систем. К основным преимуществам системы можно отнести:

1. Позволяет получать информацию о положении дел в реальном времени для принятия оперативных решений.

2. ERP объединяет все различные отделы компании в рамках одной интегрированной программы, которая работает с единой базой данных, так что все департаменты могут легче обмениваться информацией и общаться друг с другом.

3. Возможность эффективно планировать и управлять производственными процессами, что позволяет максимально их оптимизировать, а также следить за ресурсами компании. Тем не менее, у данной рассматриваемой системы есть и определенные

недостатки: 1. Установка ERP-систем является достаточно дорогой. 2. ERP-системы часто не обладают гибкостью, их трудно адаптировать к

определенным потокам данных и бизнес-процессам некоторых компаний – этот факт приводится как основная причина неудач их внедрения.

В энергетике. В ходе реализации проекта по внедрению ERP-системы на сетевом

предприятии могут быть решены следующие задачи: 1. Техническое обслуживание и ремонт оборудования: ведение структуры и

характеристик сетевого оборудования (ЛЭП, ТП и т.д.); автоматизация планирования ППР (планово-предупредительные ремонты); возможность долгосрочного планирования потребности в материалах и запасных частях на основании планов ППР и статистических данных предыдущих периодов и, как следствие, увеличение оборачиваемости запасов и обоснованное снижение «страховых» запасов; интеграция единиц сетевого оборудования с учетными процессами по основным средствам.

2. Управление материально-техническим обеспечением: консолидация информации по материально-техническому обеспечению и запасам в рамках всего предприятия; оптимизация планирования потребностей в материалах и сырье за счет использования единой базы данных по всем структурным подразделениям; возможность контроля исторических и текущих отношений по отдельно выбранному поставщику; контроль кредиторской задолженности в режиме реального времени; автоматическое, в режиме реального времени, отслеживание исполнения бюджета по закупкам сырья и материалов.

3. Управление капитальным строительством и капитальным ремонтом: планирование и учет затрат в разрезе каждого объекта капитального строительства и капитального ремонта (ЛЭП, ТП и т.д.); корректное обоснование смет на капитальный ремонт и капитальное строительство.

4. Ведение учетных процессов: бухгалтерского учета; налогового учета; финансового планирования и бюджетирования; формирование требуемой стандартной внешней и управленческой отчетности.

151

5. Управление персоналом: расчет з/п; ведение штатного расписания и организационной структуры; работа с кандидатами; развитие персонала.

Заключение. Внедрение ERP-систем позволяет существенно повысить

конкурентоспособность предприятия путем снижения его внутренних издержек. Применение ERP-системы должно быть экономически обосновано. Также ERP-системы могут использоваться и в электроэнергетических компаниях.


1. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://ru.wikipedia.org

2. Волчков С. А. Мировые стандарты управления промышленным предприятием в информационных системах (ERP-системах). – Воронеж: Международная академия науки и практики организации производства // Организатор производства – 2004 г. – 243 с.

3. Системы управления ресурсами предприятия (ERP) [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: https://www.ibm.com/ru/bcs/ sectors/nets_erp.html.

А. А. Жолудев, ПсковГУ, электромеханический факультет, IV курс

(научный руководитель – доцент И. И. Бандурин)

Надежность информационно-измерительных систем Введение. Измерительные информационные системы (ИИС) — это совокупность

функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях предоставления потребителю (в том числе ввода в АСУТП (автоматическая система управления типовыми подстанциями)) в требуемом виде либо в целях автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностики, идентификации и т. д. [1].

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде: 1) измерительных систем (ИС); 2) систем автоматического контроля (САК); 3) систем технической диагностики (СТД); 4) систем распознавания образов (идентификации) (СРО).

В СТД, САК, СРО измерительная система входит как подсистема.

152

Основными функциями измерительной информационной системы являются: получение измерительной информации от исследования, ее обработка, передача, представление информации оператору или ЭВМ, запоминание, отображение и формирование управляющих воздействий.

Структура ИИС. В зависимости от способа организации передачи информации между

функциональными блоками различают цепочечную, радиальную и магистральную структуры, представленные на рис. 1.

Рис. 1. Структура ИИС: ФБ – функциональный блок, а – цепочечная,

б – радиальная, в – магистральная.

Надежность ИИС. Надежностью называется физическое свойство технического устройства

сохранять свои характеристики в процессе эксплуатации. В зависимости от целей ИИС критерии надежности могут различаться.

Отказом называется событие, после возникновения которого характеристики технического устройства выходят за допустимые пределы. Основным параметром отказа является его интенсивность – отношение числа отказов на единицу времени (рис. 2) [2].

153

Напериодыработы значениенормальндопустимэксплуатотказов п

ДлНа

надежнорезервирТакже скратностцелой кпостояннкратност

Порезервирпри котовремени замещеносновны

Прмомента 1) в наг2) в обл3) в нен

а графикеы эксплуас оборуде, но они ную экспмое значтации и превышаеля повышеа практиксти, прирование –существутью, раздкратностьное с дтью [3]. о способурование зором резработы

нием – рые после ири включвключенруженномлегченномнагруженн

Ри

е изображатации обдованиемустраняюплуатациюение. III с увелиет допустения надеке примени которо– резервирют спосельное поью, раздедробной

у включезамещенизервные ии находя

резервироих отказа. ении резения в рабом резервем резерве;ном резер

ис. 2. Граф

жены три борудованм, т. е. кются в ходю оборудпериод

ичениемтимое значежности Иняются: оом резеррование особы резостоянноельное зкратност

ения резеием. Постизделия ятся в одвание, п

ерва по соту могут е; ; рве.

фик интен

временныния. I перколичествде наладкдования, отображасрока рачение. ИИС испообщее рервируетсяотдельныервировае с целойзамещенитью, раз

ервировантоянное подключдинаковомпри котор

способу знаходить

нсивности

ых отрезкриод отоо отказои аппаратколичестает стареаботы ап

ользуетсяезервировя изделиых наиболания: общй кратносием с цздельное

ние раздрезервирены к ом с нимиром резер

замещениься в трех

и отказа.

ка, которыображает ов превытуры. II птво отказение оборппаратуры

я резервирвание – мие в целее важныщее постстью, общцелой крзамещен

деляется ование –сновным и режимервные из

ия резервх состояни

ые характпусконалшает доппериод отозов не пррудованияы, интен

рование. метод поелом: раых узлов тоянное щее замещатностьюнием с

на посто– резервив течен

е. Резервизделия з

вные элемиях:

теризуютладочныепустимоеображаетревышаетя в ходенсивность

вышенияаздельноесистемы.с целойщением сю, общеедробной

оянное иирование,ние всегоированиеамещают

менты до

т е е т т е ь

я е й с е й

и , о е т

о

154

Заключение. Информационно-измерительные системы имеют преимущества: 1. Многозадачность. 2. «Гибкая» изменяемая структура. 3. Распространены в разнообразных отраслях и структурах производства. При создании ИИС важным параметром является надежность. С учетом

перечня задач, стоящих перед системой, надежность становится одной из основных характеристик.


1. gendocs.ru – Лекции. Информационно-измерительная техника [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http:// gendocs.ru.

2. Основы теории надежности: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. М. Попков, С. В. Гуров: БХВ – Петербург, 704 с.

3. bratishchev.narod.ru – Основные понятия и определения надежности. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http:// bratishchev.narod.ru.

А. А. Пеньков, ПсковГУ,

электромеханический факультет, IV курс (научный руководитель – доцент И. И. Бандурин)

Электромагнитная совместимость в информационно-

измерительных системах

Введение. Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств –

способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам [1].

В последнее время пристальное внимание уделяется вопросам обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств и модулей с их отдельными узлами и компонентами, которые используются в информационно-измерительных системах (ИИС). ИИС и многочисленное вторичное оборудование оперируют с информативными сигналами, поступающими от преобразователей. В случае искажения информации может нарушиться функционирование составных частей системы.

Возникновение помех. Электрические устройства выполняются таким образом, что при наличии

естественного электромагнитного фона обеспечивается нормальное их

155

функционирование. В современных электроэнергетических системах выработка, передача и потребление электрической энергии осуществляются на высоком, а иногда и сверхвысоком напряжениях. Электрическое оборудование находится под напряжением сотен киловольт. По проводам может протекать ток, достигающий нескольких килоампер. Все это приводит к созданию мощных электрических и магнитных полей. Напряженность этих полей в заданной области пространства может превышать по величине естественный электромагнитный фон или иметь существенно отличающиеся характеристики во временной или частотной областях. При этом может снизиться качество функционирования технических средств (ТС) [2].

Классификация помех. Электромагнитная помеха (ЭП) – нежелательное воздействие

электромагнитного, электрического и магнитного полей, а также тока и напряжения любого источника, которое может ухудшить качество функционирования системы за счет искажения информативных параметров полезного сигнала.

Для оценки помеховой обстановки в целом, анализа и формирования подхода к устранению нежелательного воздействия конкретного вида помех в ИИС применяют классификацию помех.

По происхождению электромагнитные помехи бывают естественными (природными) и искусственными, причем последние могут быть непреднамеренными (индустриальными) и преднамеренными (организованными). Естественные ЭП образуются электромагнитными процессами и явлениями, которые объективно происходят в различных оболочках Земли и в космосе. Искусственные или индустриальные ЭП обусловлены электромагнитными процессами и явлениями в различных технических системах, созданных человеком. Непреднамеренные ЭП возникают из-за особенностей физического процесса, несовершенства технологических средств и предпринятых организационных и технических мер.

По типу распространения выделяют пространственные и кондуктивные помехи. Первые характеризуются воздействием через излучаемое и распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, а вторые проникают в аппаратуру по проводниковым каналам связи и электропитания.

По месту расположения источника помехи относительно исследуемого электронного устройства различают внешние (внесистемные, внеблочные), внутренние (внутрисистемные) и собственные помехи. Внешние помехи вызваны процессами в других устройствах, внутрисистемные возникают как электромагнитные явления и связи, не предусмотренные схемой и конструкцией устройства, а собственные помехи представляют собой шумы компонентов, связанные с функционированием самого устройства.

По типу сигнала помехи различают: случайные и детерминированные. В свою очередь, те и другие бывают импульсными, широкополосными и узкополосными [2].

156

Взаимодействие приемников и источников. Источники и приемники помех могут иметь различные механизмы связи,

т. е. характеризоваться различными физическими принципами передачи энергии электромагнитных процессов от источника к приемнику помех. Общее представление о принципиально возможных механизмах связи источников и приемников помех приведено на рис. 1.

Рис. 1. Механизмы источников и приемников помех. Мероприятия по обеспечению ЭМС. Для уменьшения влияния продольных помех используются ряд мер. Одна

из них – гальваническое разделение частей цепи, в которых имеются места заземления. Гальваническое разделение производится преимущественно с помощью трансформаторов, разделительных конденсаторов и оптронов. Гальваническое разделение измерительных цепей с помощью оптронов – наиболее эффективный метод устранения помех. Зашита измерительных цепей от внешних наведенных (поперечных) помех достигается рядом мер, к числу которых относятся уменьшение длины проводов за счет приближения к датчикам аналого-цифровых измерительных устройств, а также сближение и скрутка проводов, идущих к датчикам. При скрутке проводов ЭДС, наводимые в отдельных элементарных контурах, вычитаются, благодаря чему удается уменьшить на несколько порядков влияние поперечных помех на измерительные провода.

Применяют также магнитное и электростатическое экранирования входных цепей от низкочастотных и высокочастотных магнитных полей. Экраны должны иметь замкнутую поверхность, охватывающую измерительную цепь и отдельно источники переменного тока. Части систем, имеющие гальванические развязки или с разными потенциалами, должны иметь свои экраны.

В настоящее время актуальным является применение оптического волокна для уменьшения помех. Оптоволокно принципиально нечувствительно к внешним электромагнитным помехам, и с оптоволоконного кабеля чрезвычайно сложно снять сигнал несанкционированно. Таким образом,

157

оптоволокно позволяет соблюдать требования ЭМС и способствует защищенности сигнала [3].

Заключение. Проблемам электромагнитной совместимости в информационных

системах в последнее время уделяется все большее внимание. Использование многочисленного вторичного оборудования на объектах энергетики порождает необходимость разработки нормативных документов и требований, предназначенных для контроля состояния электромагнитной обстановки, а также выработку мероприятий, способствующих уменьшению влияния помех.


1. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://ru.wikipedia.org

2. Висящев А. Н., Электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах // А. Н. Висящев. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. – 386 с.

3. Раннев Г. Г., Измерительные информационные системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений // Г. Г. Раннев. – М. Издательский центр «Академия», 2010. – 336 с.

С. В. Тращенков, ПсковГУ, электромеханический факультет, аспирант

(научный руководитель – профессор В. Н. Забоин) Применение сетей Петри для моделирования аварийных

процессов в электроэнергетике Электростанции и электрические сети – это сложные системы, состоящие

из огромного количества взаимодействующих элементов. Обеспечение нормальной работы этих систем, сохранности оборудования, жизни и здоровья персона является важнейшим комплексом задач, особенно в условиях старения и износа технологических установок.

Каждый год на объектах электроэнергетики происходит большое количество отказов и аварий. Последствия аварийных инцидентов разнообразны: отключение оборудования, нарушение средств связи и управления, нарушения в работе автоматики, повреждение гидротехнических сооружений. Объединяет эти последствия один нежелательный фактор – ущерб.

158

В заключаеэксплуат

Копричин, объекта. устранендокументфакту слможно убезопаснсистеме р

Прпоказатепринципее надежс точки змежду нили не проходитосновномустановибыстро более пр«функци

настоящеется в сотации (ри

огда проихода разТаким

ние, выявтами, нелучившейуменьшитности. Суремонтоврежде чеелей, важпиально ржности илзрения ееними. Во-выполнят системм харакившемся ризменяюрименимыиональная

ее время облюденис. 1).

Рис.

исходят звития авобразом,вление тдостаточнйся авариь, совершуществуюв по текущем присжно изучиазные подли безопасе структурвторых, ряемых еюма на прктеризует режиме. Кщимися ы функция безопа

деятельнии правил

1. Работы

аварии, варии, со, выявлетех случано для обии, в то шенствуя ющий подщему состступать кить систедходы к псности. Вры – какирассмотрею функцротяженинадежн

Когда речсостояни

иональныеасность».

ность в ол на этап

ы по сниж

проводятздаются ние потеаев, когдбеспеченивремя ки внедряядход в утоянию стк провеему с капредставлВо-первыхие в нее веть систеций, множии жизненость, пчь идет оиями сисе модели Для

области пах проек

жению ава

тся рассновые пренциальныда мер, тия безопакак количя методикусловиях тановитсядению рачественнлению слох, мы можвходят элеему можнжества сенного цпосколькуо безопаснстемы. П. Есть даобоих т

обеспеченктировани

арийност

следованиредписаных причтребуемысности, пчество авки анализпостепеня недостарасчетов ных позицожной сижем рассмементы, кно с позицсостоянийцикла. Пу описыности, тоПоэтому даже специтипов м

ния безоия, строи

ти.

ия с выяия для пчин авариых нормапроисходяварийныхза риска инного ператочным. количес

ций. Сущистемы каматриватькак строятции выпой, через Первый пвает сис мы имеедля безоиальное пмоделей

пасностиительства,

яснениемперсоналаий и ихативнымият уже пох случаеви расчетарехода к

ственныхществуютак моделиь системутся связиолняемыхкоторые

подход встему вем дело спасностипонятие –широко

и ,

м а х и о в а к

х т и у и х е в в с и – о

159

применясистемы

Одструктурвидами в

где (TxP)

переходаГр

представ

По

срабатывпрямоуговыполняналичие маленькиназываеттекущий(имеютсярис. 2 пметок. Слишь нек

про вре цве иер неч сто

ются граф, в функцдной из рр, так и вершин) о

е P={pi} –– множеами. афическовлено на р

озиции обвания польникомяются устак назыими кружтся размей режим)я метки),ереход t1

Существуекоторые: остая сетьеменная сетная сетрархическчеткая сетохастичес

фы. В стрциональныразновиднфункцийориентиро

– множестество дуг

ое предрис. 2.

Рис

бозначаютперехода. м и являсловия-поываемых жками внеткой сет. Если в, то пере1 не являеет большо

ь; сеть; ь; кая сеть; ть; ская сеть.

руктурныых – ключностей грй, являютованный

тво позицг, характе

дставлени

с. 2. Осно

тся кружкПерехо

яются собозиции. меток (м

нутри позти Петривсе связаеход является возбое количе

ых – графачевые собафов, прится сетиграф.

,( TPC ций, T={ti

еризующи

ие осно

овные эле

ками и выоды изобытиями,О выпомаркеров)зиций. Вси и хараанные с яется возббужденныество разн

ами легкобытия. именяемыПетри. Э

), FT ,

i} – множих отнош

овных э

менты се

ыполняютображают, которылнении ) в позицся совокуактеризуепереходо

бужденныым, посконовиднос

о определ

ых для мЭто двуд

жество першения меж

элементов

ти Петри

т роли пртся чертые могут условий циях. Метупность мет состояом условым и можольку позстей сетей

ить «узки

оделировдольный

реходов, Fжду пози

в сети

и.

ед- и постой илипроизойсвидете

тки обознметок в пяние систвия выпожет срабозиция p2 й Петри. В

ие места»

вания как(с двумя

F = (PxT)ициями и

Петри

тусловийи узкимйти, еслиельствуетначаютсяпозицияхтемы (ееолняютсяотать. Нане имеетВыделим

»

к я

) и

и

й м и т я х е я а т м

160

Рассмотрим применение сетей Петри на примере развития аварии на секции шин собственных нужд АЭС. На рис. 3 представлена схема электроснабжения собственных нужд АЭС.

Рис. 3. Принципиальная схема электроснабжения секций шин

собственных нужд АЭС. Секция BV получает питание от двух источников: секции BA и, в случае

отключения секции BA, от дизель-генератора ДГ. Питание секции шин BA осуществляется от трансформатора собственных нужд ТСН1, присоединенного отпайкой к блоку генератор-трансформатора. При отключении ТСН1 электроснабжение секции производится от ОРУ через резервный РТСН.

Все события, приводящие в итоге к обесточиванию секции шин BV, изображены в виде сети Петри на рис. 4. Связь между позициями через переходы может быть реализована по-разному. Если каждое предусловие имеет свой собственный переход, то постусловие реализуется по правилу логической операции «ИЛИ» (достаточно одного любого предусловия). В случае когда предусловия имеют общий переход, постусловие происходит, если во всех предусловиях есть метки (логическая операция «И»).

161

Так

множест«Отключлюбого позиции предуслотехничестопологиаварийно

Аписпользонагляднокачествемоделир

Рис. 4. С

ким обратве состчение рабиз шестипереходоовий дляские и ию сети Пости. ппарат сетовать длость и енных иования се

Сеть Петр

азом, сеттояний бочего пии событиов). Те пя срабаторганизаПетри, у

тей Петриля аналипростота

и количеетей Петр

ри событисобстве

ти Петрирассматритания сий (достаереходы тывания, ационныестраняя «

и обладаеиза авариа для пественныри.

ий, привоенных нуж

и нагляднриваемой екции BAаточно срв сети Пявляютс

меропр«слабые

ет рядом ийности пониманих оцено

одящих к жд АЭС.

но показысистем

A» можерабатыванПетри, котся болеериятия, кместа», м

достоинсв элект

ия, пригоок, возм

отказу се

ывают «смы. Напет произония одноторые трее «сильнкоторые можно до

ств, котортроэнергеодность можность

екции шин

слабые мпример, ойти в реого из веебуют неными». будут

обиться с

рые позвоетике, тадля пркомпью

н BV

места» вособытиеезультатеедущих ксколькихРеализуяизменятьснижения

оляют егоаких каковеденияютерного

о е е к х я ь я

о к я о

162

Литература 1. Симанков В. С., Толкачев Д. М. Моделирование сложных объектов в

режиме реального времени на основе сетей Петри // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. 2012. № 4 (110).

2. Питерсон Д. Теория сетей Петри и моделирование систем: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 264 с.

163

Министерство образования и науки Российской Федерации

Псковский государственный университет

МОЛОДЕЖЬ — НАУКЕ. 2014

Материалы молодежных научно-практических конференций Псковского государственного университета по итогам научно-

исследовательской работы в 2013/2014 учебном году

Том VI

----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Подписано в печать 16.12.2014 г.

Бумага офсетная 90х60 1/16. Усл. печ. л. 10,25. Гарнитура Times

Заказ № 1189. Тираж 110 экз.

Отпечатано в типографии ООО «ЛОГОС Плюс». 180004, г. Псков, Октябрьский пр., д. 50, к. 1; тел/факс (8112) 79-37-23; тел. 8-921-218-47-47.

E-mail: [email protected]

Documents

pskgu.ru€¦ · ББК 74.580 М754 Редакционная коллегия: И. Н. Медведева, С. В. Трифонов, В. В. Кабаченко, В. Г