Методическое пособие 802

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

2ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова»

S.D. Nikolenko1, S.A.Sazonova1, V.F.Asminin2, A.A. Venevitin2, D.S. Osmolovsky2

NUMERICAL IMPLEMENTATION OF THE INTEGRATED MATHEMATICAL MODEL WITH DETERMINATION OF THE TIME OF EVACUATION OF PEOPLE AT FIRE

At the initial stage of the fire an integral mathematical model of the fire is applied. The calculation of the critical duration of the fire is performed in the MathCAD environment using an analytical mathematical model for rooms with a small amount of storage. The calculation of the time necessary for the evacuation of people from the premises.

Key words: mathematical modeling, dangerous fire factors, MathCAD, critical fire duration, fire safety, buildings, evacuation of people.

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

«Voronezh State Technical University»

2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G. F. Morozov»

50

УДК 519.711.3:623.746.5

Н.В. Рогов, Д.Э. Шевакожев, О.Н. Болдырева

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ УСКОРЕННОМ РЕМОНТЕ НЕСУЩЕГО ВИНТА

ВПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Встатье рассмотрен вопрос повреждаемости, надежности и боевого применения вертолета Ми-8 в Афганистане. Проанализированы основные особенности технологии войскового ремонта несущего винта вертолета Ми-8. Приведены необходимые меры безопасности при ремонте несущего винта.

Ключевые слова: вертолет Ми-8, несущий винт, войсковой ремонт, электронагревательная струбцина.

В современных локальных конфликтах вертолеты в силу своей универсальности применяются для решения широкого круга задач, а зачастую становятся единственным средством обеспечения и поддержки многообразной деятельности войск. Вертолетом принято называть летательный аппарат, способный выполнять вертикальный взлет и посадку, подъемная сила которого создается одним или несколькими несущими винтами. Основными частями вертолета являются: несущий винт, фюзеляж, рулевой винт, силовая установка и шасси. В войне в Афганистане вертолеты вынесли на себе всю тяжесть войны, пройдя ее от первых до последних дней [1].

Тактика боевого применения армейских вертолетов базируется на низковысотном полете и выполнении атак наземных целей из-за преград и укрытий. Именно это позволяет выживать вертолету на поле боя. Вследствие малых высот полета наибольшее число попаданий средств поражения приходится на переднюю и боковые поверхности планера вертолета. В связи с этим наиболее живучим окажется вертолёт, который менее уязвим от огня противника [1]. Основную опасность для вертолетов представляют стрелковое оружие, зенитные пулеметы и самые опасные зенитные ракетные комплексы типа «У - Хок» [2].

Таблица

Статистика повреждений элементов лопасти несущего винта вертолета Ми-8

Характеристики боевой повреждаемости вертолета можно определить либо на основании статистических данных, либо по результатам испытаний боевой повреждаемости. В связи с недостатками вышеуказанных методов распространение получили математические модели. В основе этих моделей лежит метод статистических вероятностей и математической статистики. Статистические данные показали, что по частоте повреждения планер и несущая система стоит на первом месте.

На основании результатов математического моделирования получили вероятность попадания средств поражения в лопасть винта. Резкое возрастание вероятности повреждения ожидается на участке на середине лопасти - до 85% ее длины и на 70% ее хорды. Сведения о частоте повреждения элементов винта приведены в таблица.

_________________________________

© Рогов Н.В., Шевакожев Д.Э., Болдырева О.Н., 2019

52

Из таблицы видно, что особенно уязвимыми элементами винта являются хвостовые отсеки лопастей несущего винта (рис. 1), наименьшее – центрально расположенные агрегаты винтов (втулка и автомат перекоса) [1].

При ремонте на местах вынужденной посадки вертолета, как показал анализ применять необходимо метод сквозных бригад. Все работы на вертолете при этом методе выполняются от начала до конца одной бригадой без постоянного закрепления специалистов за определенными операциями.

Рис. 1. Лопасть несущего винта вертолета Ми-8:

1 – наконечник лонжерона; 2 – лонжерон; 3 – хвостовой отсек; 4 – противообледенительная система; 5 – триммер; 6 – законцовка

Существующие методы ремонта лопастей из металлического состава требуют применения большого количества инструментов и достаточно длительного времени, что в условиях ведения боевых действий недопустимо. Поэтому целесообразно разработать оперативные методы заделки пробоин, позволяющие существенно снизить время нахождения вертолета на месте вынужденной посадки. Несущая система является одним из важнейших элементов вертолета, поэтому необходимо проводить в боевых условиях за минимальные сроки с минимальными трудозатратами оперативный войсковой ремонт лопастей, при этом соблюдая технику безопасности. Для устранения сквозных и легких повреждений лопасти, выполненной из алюминиевой конструкции, существует ряд способов ремонта [3]:

ремонт с использованием металлических (односторонних, двухсторонних) накладок (заплат) и механических крепежных элементов;

ремонт с использованием клеев (постановкой монолитных накладок, вставок), постановкой слоистых металлических накладок;

ремонт с использованием клеемеханических соединений;

ремонт с использованием шлифовальных материалов;

ремонт с использованием цилиндрических и конических пробок.

Наиболее простым способом ремонта является ремонт с использованием металлических накладок и механических крепежных элементов (болтов, заклепок). Этот способ заимствован из способов ремонта конструкций, изготовленных из традиционных материалов. Для обеспечения максимальной прочности отремонтированного участка необходимо при ремонте выдерживать определенные геометрические соотношения. Однако при выдерживании данных соотношений эффективность способа невысока, поэтому его рекомендуют как временный, пригодный на небольшой период эксплуатации.

В разработке технологии по ремонту лопасти в условиях боевых действий на первое место выступает применение термоусадочного материала на высококачественной клеевой основе с высокой степенью адгезии и уровнем прочности на разрыв, что позволяет материалу плотно и герметично склеиться с обезжиренной поверхностью поврежденного места. Адгезия зависит от толщины клеевого слоя: чем он толще, тем лучше лента будет прилипать. Прочность на разрыв прямо пропорциональна толщине, которую имеет пленка.

Наиболее качественным способом ремонта лопасти является способ с использованием клеев. Этот способ заключается в постановке вставок и (или) накладок на заранее подготовленный и очищенный участок поврежденной конструкции. Накладки (вставки) изготовляют из тех же материалов, что и поврежденная конструкция из соответствующих отбракованных элементов. Перед нанесением клея на склеиваемые поверхности их очищают от загрязнений, обрабатывают абразивными шкурками и обезжиривают. После этого наносят тонкий и рав-

53

номерный слой клея на обе склеиваемые поверхности. Для сокращения продолжительности отвердения клея могут применяться нагревательные приспособления.

Основными недостатками способов ремонта с использованием клеев являются сложность контроля качества склейки и наличие концентрации касательных напряжений в клеевом слое, снижающей несущую способность соединения. С целью совершенствования процессов склеивания применяется химическое и физическое модифицирование. Химическое модифицирование представляет собой добавки в состав клея различных элементов и веществ, ускоряющих процесс склеивания или улучшающих качество шва.

Физическое модифицирование представляет собой воздействие на процесс склеивания различными физическими факторами (тепловое воздействие, различные излучения, вибрации и др.) для достижения тех же целей.

Наиболее широкое применение получили методы теплового воздействия на клей, приводящие к ускорению процесса склеивания, вызванного увеличением колебаний химических связей. Кроме того, с повышением температуры на начальном этапе склеивания снижает к повышению адгезионной прочности соединения.

Способы подвода тепла могут быть самые разнообразные [4]:

нагрев в термошкафах и автоклавах;

нагрев инфракрасными излучателями;

подвод потока горячего воздуха;

применение различных гибких электронагревателей и термических одеял;

использование токов высокой частоты.

Вразработке усовершенствования средств войскового ремонта применяется электронагревательная струбцина, служащая для прогрева клеевых соединений. Электронагревательная струбцина (рис. 2) – усовершенствованный специальный технический бортовой инструмент, применяется для войскового и стационарного ремонта обшивки лопасти несущего винта вертолета Ми-8 посредством прижатия, постепенного нагрева и охлаждения ее поверхности, способствующего быстрому склеиванию.

Данный способ подвода тепла будет относиться к 4-му пункту (применение гибких электронагревателей). Обогревание башмака струбцины обеспечивается бортовым питанием 27В, создавая рабочую температуру от 0 до 150 °С. Скорость нагрева примерно 5 °С/мин. В электроцепи участвует терморегулятор, служащий для регулировки сопротивления тока, проходящего через замкнутый контур изолированных нагревательных жил из нихрома, которые встроены по гибкой плоскости башмака струбцины. Платформа башмака с обеих сторон – гибкая, что позволяет ей точно повторить профиль любого отсека лопасти.

При ремонте лопасти несущего винта вертолета с помощью электронагревательной струбцины специалисту необходимо работать в спецодежде, резиновых перчатках и защит-

ных очках. При работе с клеем в помещении должна поддерживаться температура воздуха от 15 0С до 30 0С и относительной влажности не более 75 %. Также в помещении должна быть обеспечена приточно-вытяжная вентиляция. Приточно-вытяжную вентиляцию следует включать за 30 мин до начала работы и выключать через 15 мин после окончания раб о- ты. При работе с клеем запрещается обращение с открытым огнем.

Вслучае разлива клея необходимо надеть индивидуальное средство защиты, включить вентиляцию, насыпать на пролитый клей опилки или песок и осторожно собрать клей, соблюдая меры предосторожности. В помещении, где проводятся работы с клеем, должны быть умывальники с подводом горячей воды. Разработанное средство войскового ремонта предназначено для локального нагрева обшивки лопасти и различных материалов, участвующих в склеивании с ее поверхностью посредством прижатия, способствующего быстрому склеиванию. Усовершенствованное средство войскового ремонта направлено на минимизацию времени ремонта, тем самым происходит уменьшение трудозатрат, необходимых для восстановления поврежденной лопасти несущего винта. При разработке статьи были рассмотрены работы [5-19].

54

10.Звягинцева, А.В. Экологический мониторинг опасных гидрологических явлений / А.В. Звягинцева, В.В. Кульнев, В.В. Кульнева // Экология и развитие общества. - 2018. -

№3 (26). - С. 62-66.

11.Звягинцева, А.В. Современные проблемы оценки последствий лесных пожаров и методы их решений / А.В. Звягинцева, В.И. Федянин, Д.В. Яковлев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2007. - Т. 3. - № 2. - С. 98-102.

12.Асминин, В.Ф. Функциональные и конструктивные особенности облегченных звукоизолирующих панелей / В.Ф. Асминин, Е.В. Дружинина, С.А. Сазонова, Д.С. Осмоловский // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2019. - № 2 (29). - С. 4-7.

13.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и совершенствование мероприятий по улучшению условий труда на горно-обогатительном комбинате / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. - С. 10-16.

14.Звягинцева, А.В. Моделирование неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т.

12. - № 2. - С. 17-25.

15.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и разработка мероприятий по сокращению пылегазовыделения на карьерах горно-обогатительного комбината / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. -

С. 26-32.

16.Звягинцева, А.В. Моделирование воздействия ртутьсодержащих отходов объектов техносферы на окружающую среду и разработка мероприятий по охране атмосферного воздуха / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процес-

сов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 17-26.

17.Звягинцева, А.В. Моделирование техногенного воздействия ТЭЦ на окружающую среду и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 27-34.

18.Звягинцева, А.В. Оценка процесса техногенного загрязнения атмосферы объектами теплоэнергетики и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, Н.В. Мозговой // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 34-41.

19.Сазонова, С.А. Математическое моделирование параметрического резерва систем теплоснабжения с целью обеспечения безопасности при эксплуатации / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, А.В. Звягинцева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. -

С. 71-77.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж

N.V. Rogov, D. E. Sivakov, O. N. Boldyreva

IMPROVED SECURITY WITH ACCELERATED REPAIR OF THE ROTOR IN FIELD

CONDITIONS

In the article the question of damage, reliability and combat use of Mi-8 helicopter in Afghanistan. Analyzes the main features of military technology of repair of rotor of helicopter Mi-8. Given the necessary security measures in the repair of the rotor.

Key words: helicopter Mi-8 rotor, military repair, electric heating clamp.

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named

after professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin», Voronezh

56

УДК 551.586

А.Н. Маслобойщиков, Н.А. Веремьёв

ОПЕРАТИВНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОМФОРТНОСТИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Приводится использование биоклиматических показателей для оценки комфортности природной среды. Производятся расчеты значений эквивалентно эффективной температуры при различных параметрах метеорологических величин и представлен график оперативной оценки комфортности.

Ключевые слова: биоклиматические показатели, комфортность природной среды

За последние годы в мире много внимания уделяется изучению изменения климата и гидрометеорологических условий, которые оказывают влияние на жизнедеятельность человека. Особо уделяется внимание критическим климатическим показателям, которые проявляются в виде экстремальных метеорологических величинах, таких как температура воздуха, сильные ветра, интенсивные осадки и т.д. Например, доказано, что при устойчивой жаркой погоде возрастает, количество заболеваний связанных с системой кровообращения, так же негативное влияние оказывает низкая температура воздуха [1].

Целью настоящего исследования является разработка методики оперативного представления биоклиматических показателей для оценки комфортности природной среды.

Учет погодных условий позволяет более эффективно осуществлять организацию, что в значительной степени может снизить негативное влияние на человека и повысить качество выполнения различных мероприятий.

Органы управления различных структур, для обеспечения эффективного выполнения поставленных задач, связанные с метеорологическими условиями, как правило, выполняют определенный алгоритм. На начальном этапе производится анализ и оценка влияния погодных условий и явлений, создающих реальную угрозу для жизни и здоровья людей. В последующем учитывается влияние природной среды на обстановку, сложившуюся в результате действия опасного явления или стихийного бедствия. В завершении осуществляется контроль над изменением погодных условий, и создаются условия безопасности в конкретно сложившейся гидрометеорологической обстановке. В результате угрозы возникновения опасных природных явлений и стихийных бедствий принимаются меры, направленные на снижение происшествий связанных с гибелью или ущербом здоровью людей [2 - 6].

Вданной работе, на примере эквивалентно эффективной температуры представлена возможность оперативного использования биоклиматических показателей.

Внастоящее время, условия комфортности оцениваются с помощью различных индексов комфортности, которые в свою очередь являются численной оценкой характеризующие особенности температурных показателей окружающей среды, так влияние критических значений температуры воздуха на человека оценивается с помощью эквивалентно эффективной температуры [2]. Экспериментальным способом показан набор взаимосвязанных показаний температуры и относительной влажности воздуха, с их помощью действие теплоотдачи и теплоощущения тождественно. Для реализации прототипа эмпирических связей реагирования человеческого организма на определенные условия понадобился целый спектр биометрических замеров. Образец эквивалентно эффективной температуры связывает физиологические параметры тела человека и физические особенности окружающей среды. Показатель эквивалентной температуры в основном зависит от температуры воздуха и относительной влажности, согласно данным [3].

_________________________________

©Маслобойщиков А.Н., Веремьёв Н.А., 2019

57

Физические параметры каждого индивидуума могут отличаться, и соответственно восприимчивость организма человека воздействию окружающей среды варьируется в определенном диапазоне. Модельные образцы (схемы) ориентированы на среднестатистического человека: средний возраст и комплекция, обмундирование по сезону года [4].

На основании полученных эмпирических связей был разработан график, который можно использовать в повседневной деятельности.

График оперативной оценки эквивалентно эффективной температуры рисунок.

Рис. График значений эквивалентно эффективной температуры при различных значениях температуры воздуха и скорости ветра

Представленный график позволяет разработать оперативную методику, которая используется в оперативной деятельности потребителя при планировании различных мероприятий.

Входными данными используются прогностические значения метеорологических параметров (прогноз погоды различной заблаговременности). Практическое применение указанной информации позволяет оценивать степень комфортности на определенной территории при планировании и организации мероприятий с целью предотвращения угрозы здоровью и жизни людей.

По результатам исследования, алгоритм методики оценки заключается в следующем:

1.По территории разрабатывается краткосрочный прогноз погодных условий.

2.На основании основных метеорологических параметров атмосферы для метеорологических станций (пунктов) ежедневно рассчитываются биоклиматические показатели комфортности природной среды (информация представляется в табличном виде или картографируется).

3.Производится анализ данной информации, уточняются показатели и разрабатываются практические рекомендации.

58

Данный алгоритм носит общих характер, однако на каждом из этапов возможно внесение определенных уточнение. Например, вид исходной метеорологической информации, форма представления результатов.

Необходимо заметить, что использование данного подхода на практике пока носит рекомендательный характер, тем не менее, это позволяет получить определенную количественную оценку комфортности, которая требует дальнейшего комплексного анализа совместно с другими условиями, определяющими жизнедеятельность человека.

Использование прогностической информации о погодных условиях в данной работе, требует дальнейших исследований, однако это позволяет определить некоторую перспективу ослабления влияния неблагоприятного воздействия метеорологических условий и методику разработки предупреждений по их отрицательным последствиям [5].

Разработка рекомендаций по оптимальному использованию биоклиматических показателей при организации безопасности жизнедеятельности для различных районов является достаточно сложной и комплексной задачей.

Безопасная деятельность человека определяется с учетом оценки погодных условий и конкретным указанием пространственно временного распределения опасных факторов и их угроз, а также сезонов и периодов года, когда степень воздействия данных факторов значительно возрастает.

Учет условий природной среды при организации безопасности жизнедеятельности способствует повышению адаптивных возможностей организма человека к смене климатических условий и резких колебаний погоды, а также к повышению умственной и физической работоспособности [6]. При подготовке статьи были рассмотрены работы [7-19].

Таким образом, общий эффект от такого подхода имеет серьезное социальное значение: снижение различных заболеваний, психоэмоциональных и стрессовых реакций, бытовых и производственных травм, транспортных аварий.

Литература

1.Башалханова Л.Б., Сорокина Л. П. Климатические ресурсы жизнедеятельности человека в Нижнем Приангарье. Нижнем Приангарье: Геогафические условия развития. Вып.1/ АН СССР. СО. Институт географии. Иркутск, 1991. – с.45-52.

2.Айзенштат Б.А. Влияние окружающей среды на тепловое состояние человека. – Сборник трудов прикладная метеорология, 1990, с.134-141.

3.Воронин Н.М. Основы биологической и медицинской климатологии. М.: Медицина, 1981. 352 с.

4.Переведенцев Ю.П., Шумихина А.В. Динамика биоклиматических показателей комфортности природной среды в Удмуртской республике. Казанский (Приволжский) федеральный университет, г Казань.

5.Русанов В.И. Погода и тепловой баланс человека. – Тр. Всесоюзного научного метеорологического совещания. Том IV, 1962,с.509-517.

6.Авдюшенко С.А., Лучникова О.В., Сиващенко П.П., Ржепецкая М.К. Физиологический компонент безопасности военно-профессиональной деятельности// Актуальные вопросы повышения работоспособности и восстановления здоровья военнослужащих и гражданского населения в условиях чрезвычайных ситуаций. Всерос. науч.-практ. конф., С-П.: 6-7

дек. 2006, с. 264-265.

7.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и совершенствование мероприятий по улучшению условий труда на горно-обогатительном комбинате / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. - С. 10-16.

8.Звягинцева, А.В. Моделирование неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2.

-С. 17-25.

59