Учебное пособие 1900

для определения их полноты и обоснованности.

В настоящее время по укзанной тематике проведены компьютерная ролевая игра, а также инициативная научноисследовательская работа, результаты которой апробированы в Военном авиационном инженерном универститете.

Планируемые этапы работы (на 2 года).

1 год - Разработка УМПАК по следующим дисциплинам «Безопасность вычислительных сетей», «Безопасность баз данных», «Безопасность операционных систем», «Языки программирования», «Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности».

2 год – Разработка УМПАК по дисциплинам «Системы и сети передачи информации», «Правовые основы информационной безопасности», «Организационное обеспечение информационной безопасности». Разработка комплекса для ролевой игры по тематике защиты автоматизированных систем.

71

3. МАШИНОСТРОЕНИЕ, ЭЛЕКТРОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

УДК 608.2:620.92

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

Мохненко С.Н., Преображенский А.П.

Воронежский институт высоких технологий

E-mail: mohnenko@yandex.ru

Всвязи с повышением цен на топливные ресурсы и ухудшающейся экологической обстановкой человечество всѐ более начинает использовать альтернативные источники энергии. В настоящий момент гидроэлектростанции работают только в тех местах где есть водоѐмы с большими потоками воды. Однако можно расширить область применения гидрогенераторов начав устанавливать их

вводосточных трубах высоких зданий.

Впасмурную погоду, когда идѐт дождь, на землю падают огромные объѐмы воды, при этом на крышах зданий скапливается достаточное количество воды для приведение в действие небольшого гидрогенератора. Целесообразно устанавливать эти генераторы в самом низу водосточных труб, так как именно там почти вся потенциальная энергия падающей воды перейдѐт в кинетическую и будет равна

где:

m - масса падающей воды;

g - ускорение свободного падения; h - высота водосточной трубы;

При этом часть энергии будет неизбежна рассеяна на трение воды о стенки трубы. Так же накопленная на гидрогенераторе энергия будет зависеть от КПД самого генератора

где: Ek - кинетическая энергия падающей воды; Eтр - энергия

рассеянная на трение; Поскольку движение дождевой воды вниз по трубе представ-

ляет собой турбулентное течение которое очень сильно зависит от многих параметров, точно рассчитать практически невозможно.

72

Однако можно избавиться от этого члена вычислив экспериментально скорость течения воды в конкретной трубе. При этом мы получим скорость уже с поправками на трение. Накопленная за час гидрогенератором энергия в этом случае будет равна:

где:

- скорость течения воды (кг/сек); Рассмотрим полученные соотношения на конкретном примере:

определим сколько можно получить энергии установив по углам здания галереи Чижова в Воронеже по водосточной трубе оснащенной гидрогенераторам. Высоту здания, а с ним и длину водосточной трубы можно определить методом триангуляции, в данном случае она составляет 100 метров. Экспериментально было установлено, что средняя скорость течения воды по трубам во время дождя составляет около 0.33 килограмм в секунду. КПД капсульных гидрогенераторов составляет 95% [1]. Если дождь шѐл один час то накопленная энергия будет равна

0.33 9.8 100 0.95 3600 * 4 4.4 106

джоулей или 1,22 кВт•ч. Этой энергии достаточно чтобы лампа дневного света мощностью 23 ватта работала в течении 53,4 часов.

Количество накопленной энергии линейно зависит от высоты здания и скорости течения дождевой воды по водосточной трубе и пропорционально количеству водосточных труб. Однако труб не должно быть слишком много иначе уменьшиться скорость течения дождевой воды по трубе. Поскольку гидрогенераторы обладают достаточно большим КПД - 95%, а на территории России выпадет относительно больное количество осадков [2], это делает достаточно выгодным установку гидрогенераторов в водосточных трубах. Мощность этой системы во время дождя в среднем составляет 123Вт, что делает еѐ сравнимой с мощностью солнечных батарей в солнечную погоду. Установив на крышах зданий фотоэлементы, а в трубах гидрогенераторы можно извлекать двойную выгоду.

Литература

1.Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. Т. 1.

2.http://pogoda.ru.net/climate/34123.htm

73

УДК 62-27

ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ ТРАНСМИССИИ ТРАКТОРА НА ТОРМОЗНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРАКТОРНОТРАНСПОРТНОГО АГРЕГАТА

Кутьков А.Ю.

Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки

E-mail: lexus-ksk@bk.ru

Современные колесные сельскохозяйственные трактора, осуществляют, в составе тракторных поездов, до 40% годового объема сельскохозяйственных перевозок. Эксплуатация тракторных поездов (ТП) в одном грузовом потоке с автомобильным транспортом выдвигает на одно из первых мест задачу обеспечения безопасности движения, в частности при торможении. В связи с чем, работы значение приобретают работы по изучению тормозной динамики ТП, оценки влияния различных факторов на безопасность движения, создание устройств повышающих эффективность торможения.

Цель работы: Повысить эффективность работы тракторнотранспортного агрегата (ТТА) на режимах торможения постановкой упругодемпфирующих приводов (УДП) ведущих колес трактора. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: Первое – создать УДП, с учетом режима торможения, а также опыта созданных ранее образцов упругих приводов. Второе – исследовать влияние упругого привода в трансмиссии трактора на тормозные показатели трактора и ТТА; Третье – проанализировать влияние привода на топливно-экономические показатели ТТА.

В ходе работ по исследованию динамики торможения трактор- но-транспортного агрегата (ТТА) был создан опытный образец УДП по пат №2396174, учитывающий особенности работы тракторного колеса в тормозном режиме. Созданный привод обладал нелинейной жесткостью упругого элемента привода, а также уменьшенным углом закрутки, позволяющим снизить общее время срабатывания тормозного привода.

Объектом исследования, при испытаниях тормозных качеств одиночного трактора, был выбран универсально пропашной трактор МТЗ-80, а при испытаниях тормозных качеств ТТА – агрегат, состоящий из трактора МТЗ-80 и двухвостного прицепа 2ПТС-4, оборудованного тормозами с пневматическим приводом на передних колесах. Сравнительному исследованию подвергались трактор

74

и ТТА с УДП ведущих колес и с серийным приводом. В ходе испытаний фиксировались: тормозной путь, время торможения, тормозные моменты, усилие в сцепке, усилие на тормозную педаль, расход топлива.

Фиксирование исследуемых параметров с помощью тензометрических и индуктивных датчиков обеспечивалась новой многоканальной крейтовой системой LTR. Планирование эксперимента и регистрация всех снимаемых показателей осуществлялось с помощью программ серии ACTest на ПК, расположенном в кабине трактора.

торможения для ТТА (---- УДП; ____ Серийный привод)

а) дорожный фон – грунтовая дорога; б) дорожный фон - асфальт

Введение УДП ведущих колес позволило снизить тормозной путь в зависимости от начальной скорости торможения и дорожного фона для одиночного трактора на 14…17 % и на 10…12 % для ТТА, величина тормозного момента возросла на 15…23%, что подтверждает повышение реализуемой тормозной силы. При работе ТТА с прицепом 2ПТС-4 на грунтовой дороге применение УДП приводит к снижению буксования движителей на 8 – 10 %, при этом скорость движения повышается на 6 – 8 %, удельный расход топлива (г/ткм перевозимого груза) снижается на 15 % по сравнению с серийным приводом ведущих колес трактора.

Проведенные испытания, созданного по патенту образца, подтвердили эффективное использование УДП на режимах торможения, а также топливную экономичность ТТА с упругим приводом на различных транспортных режимах.

75

(участки 1, 3, 5) и в среде воздуха (Р = 380 Торр) и паров этилового спирта (Р = 2,4 Торр) (участки 2, 4)

Сенсор представляет собой подложку из кристаллического Al2O3, на которой с одной стороны находиться платиновый нагреватель и контактные площадки, а с другой газочувствительная пленка. Размер кристалла 1,51,50,5мм. Сенсор изготавливается методами планарной технологии.

На рисунке 1 показано изменение относительного электриче-

ского сопротивления (Δρ/ρ = (ρ-ρmin)/ρmin 100 %, где ρmin – минимальное значение удельного электрического сопротивления при

данной температуре) при воздействии на пленочный нанокомпозит In35,5Y4,2O60,3)98C2 различных газов (молекулярный водород, пары этилового спирта).

Исследования газовой чувствительности данных композитов

показали, что гетерогенные системы (In35,5Y4,2O60,3)100-ХCХ демонстрируют хорошую чувствительность к различным газам при темпе-

ратуре 270 0С, а скорость изменения электрического сопротивления при этом составляет несколько секунд к восстановительным газам, и порядка 1000 секунд к окислительным (кислород). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что исследуемые пленки являются перспективным материалом для создания чувствительных слоев газовых сенсоров.

УДК 537.9:53.06

ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОКОМПОЗИТОВ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ НА ИХ ОСНОВЕ

Калгин А.В.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: kalgin_alexandr@mail.ru

Поиск и исследование новых магнитоэлектрических (МЭ) материалов является важным вопросом в настоящее время, поскольку в них наблюдается взаимосвязь процессов намагничивания и поляризации (МЭ эффект). Это позволяет на основе МЭ эффекта создавать приборы функциональной электроники, в которых управление осуществляется не только магнитным, но и электрическим полем.

77

Весьма перспективным для практического применения может быть использование МЭ материалов в устройствах МЭ памяти – запоминающего устройства, которое хранит информацию при помощи магнитных моментов, а не электрических зарядов. Важнейшее преимущество этого типа памяти – энергонезависимость, т.е. способность сохранять записанную информацию при отсутствии внешнего питания. Однако до сих пор остается нерешенной проблема записи информации, поскольку используемый в настоящее время подход (генерация магнитных полей с помощью токовых шин) при дальнейшей миниатюризации приводит к увеличению плотности электрических токов. Следствием этого является недопустимый перегрев нанопроводов и электромиграция (перемещение вещества проводника вследствие протекания электрического тока). Вот почему остро стоит задача об альтернативном электростатическом способе воздействия на магнитное вещество, несвязанном с перемещением каких-либо частиц. Оказывается, что природа уже приготовила такое решение в виде сегнетомагнетиков – материалов, в которых электрическое поле вызывает намагниченность (обратный МЭ эффект), а магнитное поле вызывает электрическую поляризацию (прямой МЭ эффект). Повсеместному внедрению этих материалов препятствует то обстоятельство, что в сегнетомагнитных монокристаллах величина МЭ эффекта невелика, что послужило стимулом для создания МЭ композиционных материалов, в которых величина МЭ эффекта значительно больше, чем в сегнетомагнитных монокристаллах.

Исследования МЭ композитов имеют также несомненный фундаментальный научный интерес, так как развивают и углубляют физические представления о процессах, ответственных за возникновение МЭ свойств, которые обусловлены взаимодействием магнитной и электрической подсистем через упругие деформации. Поэтому исследование особенностей МЭ эффекта в ферритпьезоэлектрических структурах, выяснение факторов, влияющих на их МЭ чувствительность, представляют собой актуальную физическую проблему.

Целью настоящей работы является обнаружение и объяснение закономерностей МЭ эффекта (прямого и обратного) в новой группе слоистых керамических композитов PbZr0,53Ti0,47O3- Mn0,4Zn0,6Fe2O4 (PZT-MZF) и установление путей его интенсификации.

78

На начальном этапе изучения прямого МЭ эффекта в двухслойных композитах PZT-MZF с разными толщинами ферритового слоя установлено, что величина МЭ отклика зависит от частоты измерительного магнитного поля, напряженности подмагничивающего поля, объемной доли составляющей композит ферритовой фазы и взаимной ориентации поляризации в пьезоэлектрике PZT и намагниченности в феррите MZF.

Особый интерес представляет собой исследование в композитах обратного МЭ эффекта в силу того, что, с одной стороны, он является малоизученным, а, с другой стороны, - имеет практический интерес, т.к. реализовать его на практике гораздо легче, чем прямой МЭ эффект, тогда как возможности для применений обоих типов эффектов в устройствах электронной техники сравнимы.

К настоящему времени проведены исследования обратного МЭ эффекта в двухслойных структурах PZT-MZF. Установлены зависимости амплитуды изменения магнитной индукции композитов PZT-MZF от напряженности постоянного магнитного поля, температуры, объемной доли композита, амплитуды и частоты электрического поля. Выявлено, что обратный МЭ эффект наиболее сильно проявляется в области электромеханического резонанса композитных образцов и в окрестности температуры Нееля. Полученные результаты объясняются на основе представлений об изменении спин-орбитальных и обменных взаимодействий при деформациях образца, создаваемых пьезоэлектрической пластиной.

УДК 539.23:621.357.7

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИБРО-ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Олейник А.В.

Воронежский государственный технический университет Е-mail: Osheinik8@rambler.ru

Основное влияние вибрации заключается в частичном удалении окисных пленок и продуктов навододораживания, активизации перемещений электролита и процессов формирования зародышей кристаллов и их роста, упрочнения поверхностного слоя [1]. Виброгальваническое восстановление и упрочнение цилиндрической

79

детали. Деталь вращается с частотой 50–60 мин-1, выглаживающий инструмент перемещается вдоль его поверхности с частотой 20–60 двойных ходов в минуту, прижимается с давление 0,1–0,5 МПа (рисунок).

Схема вибрационного гальвано-механического нанесения покрытий на детали произвольно сложной формы: 1- основание; 2 – виброизоляторы; 3 – контейнер; 4 – вибратор; 5 – деталь; 6 – электрод, 7 – электролит с частицами инструментальной среды

На электролит оказывалется виброакустическое воздействие с частотами от 0,05–0,1 КГц до 20–25 КГц. Толщина восстановленного слоя за четыре часа гальвано-механичес-кого железнения, при плотности тока JK=25А/дм2, давлении инструмента Р=2 МПа, частоте перемещений инструмента n=40 мин-1 достигает 1,2 мм на сторону, скоростью восстановления от 0,2 до 0,3 мм/час. Шероховатость поверхности восстановленного слоя Ra 1,25-2,5 мкм (исходная Ra 1,25±0,2 мкм) [2]. Шероховатость возрастает с увеличением катодной плотности тока, при этом возрастает интенсивность образования пузырьков водорода и формирования игольчатой структуры кристаллов. С увеличением частоты колебаний инструмента шероховатость уменьшается. Твердость повышается с исходной HV 230-250 до 450-650 МПа. Увеличение давления инструмента повышает твердость слоя за счет послойногоупрочнения. С повышением частоты колебаний инструмента твердость восстановленного слоя слабо растет. Наибольшая прочность сцепления σсц=250-300 МПа получена при активации поверхности образца в ванне железнения переменным током в сочетании с виброакустическим воздействием.

В ванну (3), имеющую форму U–образного контейнера, закре-

80