ZBIÓR ARTYKUŁÓW NAUKOWYCHконференция.com.ua/files/62_7.pdf · tour», 2017. - 60 str....

ZBIÓRARTYKUŁÓW NAUKOWYCH

INŻYNIERIA I TECHNOLOGIA.

PRIORYTETOWE OBSZARY BADAWCZE: OD TEORII DO PRAKTYKI

Lublin (PL)

28.02.2017

2

Zbiór artykułów naukowych.

U.D.C. 004+62+54+66+082B.B.C. 94Z 40

Wydawca: Sp. z o.o. «Diamond trading tour»Druk i oprawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour»Adres wydawcy i redakcji: 00-728 Warszawa, ul. S. Kierbedzia, 4 lok.103 e-mail: [email protected]

Zbiór artykułów naukowych.Z 40 Zbiór artykułów naukowych. Konferencji Miedzynarodowej Naukowo-Praktycznej " Inżynieria i technologia. Priorytetowe obszary badawcze: od teorii do praktyki" (28.02.2017) - Warszawa: Wydawca: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2017. - 60 str.ISBN: 978-83-65608-42-0

Wszelkie prawa zastrzeżone. Powielanie i kopiowanie materiałów bez zgody autora jest zakazane. Wszelkie prawa do materiałów konferencji należą do ich autorów. Pisownia oryginalna jest zachowana. Wszelkie prawa do materiałów w formie elektronicznej opublikowanych w zbiorach należą Sp. z o.o. «Diamond trading tour». Obowiązkowym jest odniesienie do zbioru.

nakład: 50 egz. "Diamond trading tour" © Warszawa 2017

ISBN: 978-83-65608-42-0

3

Inżynieria i technologia. .

WSPÓŁORGANIZATORZY:

Virtual Training Centre "Pedagog of the 21st Сentury"Global Management Journal

KOMITET ORGANIZACYJNY:

W. Okulicz-Kozaryn (Przewodniczący), dr. hab, MBA, profesor, Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Polska;A. Murza, (Zastępca Przewodniczącego), MBA, Ukraina;А. Горохов, к.т.н., доцент, Юго-Западный государственный университет, Россия;А. Kasprzyk, Dr, PWSZ im. prof. S.Tarnowskiego w Tarnobrzegu, Polska;А. Malovychko, dr, EU Business University, Berlin – London – Paris - Poznań, EU;L. Nechaeva, PhD, Instytut PNPU im. K.D. Ushinskogo, Ukraina;М. Ордынская, профессор, Южный федеральный университет, Россия;S. Seregina, independent trainer and consultant, Netherlands;M. Stych, dr, Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Polska;A. Tsimayeu, PhD, associate Professor, Belarusian State Agricultural Academy, Belaru.

KOMITET NAUKOWY:

W. Okulicz-Kozaryn (Przewodniczący), dr. hab, MBA, profesor, Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Polska;C. Беленцов, д.п.н., профессор, Юго-Западный государственный университет, Россия;Z. Čekerevac, Dr., full professor, "Union - Nikola Tesla" University Belgrade, Serbia;J. Kaluža, Dr. Hab, profesor, Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Polska;Р. Латыпов, д.т.н., профессор, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), Россия;И. Лемешевский, д.э.н., профессор, Белорусский государственный университет, Беларусь;J. Rotko, dr. hab, profesor, Instytut Nauk Prawnych PAN, Polska;T. Szulc, dr. hab, profesor, Uniwersytet Łódzki, Polska;Е. Чекунова, д.п.н., профессор, Южно-Российский институт-филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы.

4


SPIS/СОДЕРЖАНИЕ

WEB-PORTAL DEDICATED TO FOREIGN LANGUAGES STUDY USING PUPIL-PUPIL SCHEME Holkin M.M.,Rud S.V. ........................................................................................................................... 6

USING ARM MICROCONTROLLERS WHILE STYDING THE EMBEDDED SYSTEMS ARCHITECTURENikalayuk-Rtsishchava M.V., Meshechek N.N. .................................................................................... 8

THE LEARNING OF ARM-COMPATIBLE MICROCONTROLLERS PROGRAMMINGNikalayuk-Rtsishchava M.V., Sklipus A.A. .......................................................................................... 10

SERVICE FOR SYNCHRONIZATION OF SCHEDULESKuzochkina A.O. ................................................................................................................................. 12

РАЦІОНАЛЬНА ПЕРЕРОБКА МОЛОЧНОЇ СИРОВИНИ В УМОВАХ МІНІ-ВИРОБНИЦТВЗавальнюк І.П. ................................................................................................................................... 14

СОЗДАНИЕ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО PET (ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ) СЫРЬЯ С ЦЕЛЬЮ ЗАЩИТЫ СКЛОНОВ ОТ ЭРОЗИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫБараташвили М.П, Гинтибидзе Н.Г ................................................................................................. 18

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ГАРНИСАЖА НА ЦАПФЕННЫЕ ЗОНЫ ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРА ПУТЁМ РАЗДУВКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА ДВУХЪЯРУСНЫМИ ФУРМАМИ СО СГРУППИРОВАННЫМИ СОПЛАМИ В ГОЛОВКЕПантейкова Е.С., Пантейков С.П. ................................................................................................... 20

СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ ТА НОВІТНІХ ДОСЯГНЕНЬ В ГАЛУЗІ СТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРОННИХ ТАХЕОМЕТРІВАнисенко О. В., Хапун О. С., Ступа Д. І. ......................................................................................... 24

СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ БЕЗПІЛОТНИМ ЛІТАЛЬНИМ АПАРАТОМАнисенко О. В., Кумова К. А., Склярук Т. І. ..................................................................................... 29

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГРУЗИНСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ МУЖСКОЙ ОДЕЖДЫДатуашвили М. В., Долиде Н. А., Чиргадзе К. А. ............................................................................ 34

ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПОСТОЯННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИМухаметова А. К................................................................................................................................ 37

5


ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПЕРЕМЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИЗайнуллин Рафаэль ........................................................................................................................ 41

ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПЕРЕМЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИКазакова Е. А. .................................................................................................................................. 45

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПАРашитова А. И. ................................................................................................................................. 49

ТЕОРИЯ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В СТАТИЧЕСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ДЛЯ КРИСТАЛЛОВ БЕЗ ЦЕНТРА ИНВЕРСИИЧернышов Н. Н., Мохаммад Амин Фалех Алкхавалдех, Слюсаренко А. А. ................................ 52

РЕШЕНИЕ КВАНТОВОГО КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКАЧернышов Н. Н., Мохаммад Амин Фалех Алкхавалдех,Трубицын А. А. ..................................... 55

РАСЧЕТ ТОКА ПРИ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ В НЕРАВНОВЕСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ БЕЗ ЦЕНТРА ИНВЕРСИИ С УЧЕТОМ ЭЛЕКТРОН-ДЫРОЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯЧернышов Н. Н. ............................................................................................................................... 58

6


The modern model of foreign languages learning most commonly built in the teach-er-student format. This format leaves little maneuvering for the emergence of relations between people, which negatively affects the learning process. Thus there is no motiva-tion, you just provide the interpersonal rela-tionships. Moreover, the student in a train-ing format often feels defective and inferior compared to the teacher. The teacher, in turn, loses interest in the learning process, since he does not receive new information. Thus, the pupil-pupil format is presented as a tempting alternative and, as a result, is gaining popularity, it opens the door for new applications.

Our system will be one of these applications. This will enable the opportunity to learn for-eign languages directly from native speakers, as well as being a teacher of his native lan-guage. This scheme is based on the full in-volvement of both participants in the learning process. The main task to be solved is the con-nection between those who want to learn. To do this, we had to build an attractive applica-tion with an intuitive interface.

Among the analogues of the developed system can be distinguished services that allow you to learn foreign languages with the help of pre-defined assignments and

tests. In the majority of cases, these services are fully or partially paid content. One of the advantages of our application is the absence of tuition fees.

Back-end part of the application was devel-oped using the .NET Framework, and ASP.NET MVC 5 using the C # programming lan-guage 6.0, and various frameworks for auto-mation and optimization of processes that are used in a variety of application components. These technologies have been chosen due to the fact that the .NET platform is a progressive platform for developing Web-based applica-tions, and has an extensive developer commu-nity. Testing was performed using the NUnit framework. As a database management system Microsoft SQL Server is used, for the reason that it is optimized to work with ASP.NET platform.

Front-end part of the application was devel-oped using the latest and most up to date in the development environment of the client web-based application platform Angular 2 using lan-guage TypeScript version 2.0, as well as the means of packing modules WebPack and cascad-ing styles preprocessor Sass. Testing the client-side applications was done with usage of such frameworks as the Karma and Jasmine. All of the libraries and technologies are extremely relevant, for which reason and chosen for the job.

ПОД-СЕКЦИЯ 3. Информатика, вычислительная техника и автоматизация.

WEB-PORTAL DEDICATED TO FOREIGN LANGUAGES STUDY USING PUPIL-PUPIL SCHEME

Holkin M.M.,Student, Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, UkraineRud S.V.,Student, Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine

Annotation. This article describes the current possibilities for the study of foreign languages in the period of rapid informational and technological progress. It is shown that multilingual knowledge play a decisive role in the modern society. The goal is set to develop a new modern web-portal based on ASP.NET platform using the latest FRONTEND solutions to meet human needs in free interactive learning with the possibility of the emergence of new interpersonal relationships, on the basis of current findings.

Keywords: AJAX, JavaScript, web-site, ASP.NET, languages, learning, self-learning, linguistics.

7


Thus, the proposed solution which is able to make a breakthrough in the system of foreign language leaning, as it is, on the one hand, based on a rigorous study of the needs of users and provides a unique solution in this area, and on the other hand, is built entirely on modern tech-nology and is visually appealing and intuitive.

Reference:1. Blumfield L. Language. M.: Progress, 1968. — 607 p. 2. Igna O.N. «Addendum» linguistic talents and abilities

in foreign languages // Messenger: magazine. — 2012. — № 10. — P. 109-113.

3. General Linguistics. The internal structure of the language. / Edited by Silver. B. A. — M.: Science, 1972.

4. Hook V. G. Language conversion. — М.: Languages of a russian culture, 1998. — 764 p.

8


The concept of modern microelectronic devices is increasingly involving the use of embedded systems – a specialized microcom-puter system directly built into a larger me-chanical or electrical system. Currently, nine-ty-eight percent of all microprocessors are manufactured as components of embedded systems [1].

The study of embedded systems architec-ture and related design principles is important not only in terms of market requirements, placing increased demand for such specialists. In some cases, system based on a 32-bit micro-controller can serve as a simple and clear guide to the programming principles of micropro-cessors and computer architecture. And with-out knowing the language of machine instruc-tions and architecture, it is impossible to learn the principles of computer technology. Even apart from the areas in which low-level pro-gramming is applied directly (development of device drivers, compilers, optimization of crit-ical modules), the gaps in this area of knowl-edge are the source of non-optimal and vul-nerable code in high-level languages that leads to wrong decisions in the development of soft-ware systems [2, 3].

Knowledge of embedded systems architec-ture is very topical now and opens ample op-portunities for working in various fields of science and technology. Modern microcon-troller combines a high-performance core and coprocessor, peripherals, serial data interfaces, the driver of the LCD. All this features makes it easy to use them as the basis for manage-ment, control and monitoring digital systems

for industrial real-time applications. Such platforms are not only productive, but also suitable for development tools of high-level programming languages C, C ++ and remote debugging.

The leader among the hardware platforms for building embedded systems is a micropro-cessor-based family of ARM. This platform is a great option for studying the basics of em-bedded systems architecture due to the large number of debug circuit boards (so-called de-veloper kits or starterkits), as well as the qual-ity support by the Linux kernel and related development tools.

Almost all of starterkits on the ARM plat-form are suitable as a development board. In our experience we used one of the varieties of these devices as the hardware platform in the learning process - FriendlyARM Tiny based on the quad-core Exynos4412 ARM-processor with a core Cortex-A9, 1GB of RAM and sup-porting eMMC flash memory up to 32 GB (fig. 1). The internal organization and the pe-riphery of this device is quite extensive (EE-PROM 256 Byte, Real Time Clock with bat-tery, touchscreen, USB-A Host 1.1, miniUSB Slave/OTG 2.0, Audio-Codec, G-sensor, miniPCle, Ethernet, Serial Ports (RS232, RS485), User Outputs and Inputs), what opens up significant opportunities for the study of principles of embedded systems architecture.

«Development board ARM Tiny» Figure 1And it should be mentioned that the price of

the microcontroller, being not the last factor when choosing a microprocessor family, is en-able to buy it for “home using”.

SUB-SECTION -3. Computer Science, computer facilities and automation

USING ARM MICROCONTROLLERS WHILE STYDING THE EMBEDDED SYSTEMS ARCHITECTURE

Nikalayuk-Rtsishchava M.V.senior lecturer, Brest State Technical UniversityMeshechek N.N.senior lecturer, Brest State Technical University

Keywords: ARM, Linux, microcontroller

9


In terms of the basis for low-level program-ming study in addition to affordability a number of important educational process advantages for software developer kits based on the ARM pro-cessor should also be noted, such as expandabil-ity equipment, the presence of special debug port (JTAG), availability of circuit diagrams (which makes it easier to illustrate the features of the equipment), as well as quality support architec-ture of the Linux kernel and ARM related devel-opment tools. This last circumstance is impor-tant in view of strong growth (rolling in domi-nance) GNU / Linux share in embedded elec-tronics sector as well as the fact that configurability and scalability of this open source code operating system makes it a suitable candi-date for the role of educational tools [4].

References:1. Barr M. Embedded Systems Design // United Busi-

ness Media, 2009. – 336 p.2. Костюк Д.А. Выполнение лабора торного практи-

кума по основам языка ассемблера на платформе GNU/Linux / Костюк Д.А., Жук А.М. // Информа-ционные технологии в образовании: материалы Международной науч.-практ. конф., 21–22 мая 2009г. Минск, 2009. – С. 84-88.

3. Костюк Д.А. Методика переноса изучения низ-коуровневого программиро вания и вычисли-тельной архитектуры на платформу GNU/Linux / Костюк Д.А., Четверкина Г.А., Жук А.М., Сидо-рович Т.П. // Вестник БрГТУ. 2011. № 5(71): Фи-зика, математика, информатика. – C. 62–64.

4. Derechennik S.S. Free/libre software usage in the Belarusian system of higher education institutions / Derechennik S.S., Kostiuk D.A., Pynkin D.A. // Друга мiжнародна науково-практична конференцiя FOSS Lviv 2012: збiрник науковых праць, Львiв, 26–28 квiтня 2012 р. – Львiв, 2012. – С. 62–65.

10


The learning of 32-bit embedded systems programming is associated with several tech-nical problems. First of all, there is a problem of interaction with the user if the microcon-troller is used without an operating system, because modern devices are too complicated to be simple and understandable for a large audience while programming without the op-erating system. An artificial simplification of periphery deprives acquired knowledge flexi-bility and versatility, binding it to some par-ticular hardware development kit (starterkit). In some courses, this problem is solved using microcontroller devices designed exclusively for educational purposes, such as robotic set-designer LEGO Mindstorms [1]. Such devices have advanced peripherals, including a variety of actuating mechanisms. But however, due to the specific of the target audience, they are equipped with highly simplified tools and pro-gramming languages, which have little in com-mon with real embedded systems.

The ARM-based processors developer kits are widely used as a basis for studying low-level software. In addition to affordability a number of important educational process advantages should also be mentioned, such as the presence of special debug port (JTAG), availability of circuit diagrams (which make it easier to un-derstand the features of the equipment), as well as quality support of ARM-architecture with the Linux kernel, with the configurability, scal-ability and open source nature making it a suit-able educational tool [2].

There are two approaches to the manage-ment of microcontroller devices:

• the launch of a program written in Assem-bly language and compiled with a cross-compiler directly on the ARM-processor;

• execution of the program under the con-trol of the GNU/Linux operating system running on ARM-device.

The principle of working with a written program is its initial launching on the emula-tor for testing and troubleshooting and with further uploading on the debug board for test-ing on real hardware, as well as obtaining skills to use remote debugging and management tools. Almost all starterkits on the ARM-plat-form are suitable as a development board. In our experience as the hardware platform in the learning process we have used the following one: FriendlyARM Tiny based on the quad-core Exynos4412 ARM-processor with a core Cortex-A9, 1GB of RAM and flash memory up to 32 GB. The quite extensive periphery of this device (touchscreen, USB-host, Serial Ports, Ethernet) gives good opportunities to study principles of the embedded systems pro-gramming.

Initial verification of a program working in the emulator simplifies numerous project launches and rebuilds as well as getting infor-mation about the processor state. We have chosen QEMU emulator for its broad support of different architectures including ARM and the fact it is used in professional development quite often [3].

The easiest way to run code on the QEMU emulated processor without the operating sys-tem is to use its zero state after starting the virtual machine. This method is useful for an


THE LEARNING OF ARM-COMPATIBLE MICROCONTROLLERS PROGRAMMING

Nikalayuk-Rtsishchava M.V.senior lecturer, Brest State Technical UniversitySklipus A.A.senior lecturer, Brest State Technical University

Keywords: ARM, Linux, microcontroller

11


initial introduction to microcontroller pro-gramming without knowledge of the interrupt system. The QEMU can emulate several de-bugging boards for ARM. To test the program, it is required to create an image file with the «dd» command, standard for Unix-like sys-tems, and the file size should correspond to the amount of memory available on the debug board. After that, the name of the created im-age file is transferred as a command line pa-rameter to the qemu-system-arm emulator. In the simplest case, when the survey of emulated devices is not possible, validation of the pro-gram is done by the analysis of registers, per-formed in the virtual machine embedded monitor (qemu monitor) with «info registers» command, otherwise, the exchange is carried out via the serial interface implemented in the emulator’s UART module.

Ubuntu Linux distribution is used as a sys-tem for the development and cross-compile on PC. In addition to the standard set of GNU toolchain developer tools included in the dis-tribution package it is convenient to use the following packages:

• Sourcery CodeBench ARM - cross-com-piler - one of the GCC compiler with ARM support (using compiler arm-none-linux-gnueabi-as, the linker arm-none-linux-gnueabi-ld, objcopy utility for object files format conversion);

• BuldRoot - a package for the file system and additional libraries installation that allows to compile GNU/Linux version of the debug board and prepare the image of flash memory containing the file system

(including the Linux kernel, uBoot pack-ages and BusyBox as the minimum set of system utilities);

• integrated environment for writing soft-ware and remote debugging (the most pop-ular is Eclipse environment, which is widely spread in embedded-development).

Thus, in our opinion, the gradual transition from direct interaction with the machine ar-chitecture and instruction set to the level of complexity of native code, similar to real sys-tems is the best way while studying the micro-controllers programming. This approach achieved using virtualization and described above solutions, greatly facilitates understand-ing of low-level programming for the ARM architecture, and also enables a practical ac-quaintance with the preparation of embedded system operating under the control of the Li-nux kernel.

References:1. Talaga P. Combining AIMA and LEGO mindstorms

in an artificial intelligence coursetobuild realworld-robots / Talaga P., Oh J.C. // Journal of Computing Sciences in Colleges. – V. 24, Iss. 3, 2009. – P. 56–64.

2. Костюк Д.А. Построение практикумов по программированию встраиваемых систем / Костюк Д.А., Кутень И.С., Разумейчик В.С. // Десятая конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе»: Тезисы докладов/ Переславль, 24–25 января 2015 г. М.: Альт Линукс, 2015. – С. 14–18.

3. Пынькин Д. Обучение Linux в корпоративном секторе / Пынькин Д., Шахов В. // Открытые технологии: сборник материалов Девятой Международной конференции разработчиков и пользователей свободного программного обеспечения Linux Vacation / Eastern Europe 2013, Гродно, 27 – 30 июня 2013 г. Брест: «Альтернатива», 2013. – С. 105–109.

12


Schedule – a calendar view (i.e., the order-ing in time) for which it is contained the infor-mation about the upcoming (planned or oc-curred later) events. Usually formalized in the form of a table.

Many transport, training and operating events organized in the periodicity way, re-peating at the same time in a day, a week, an-other number of days.

Such an organization can reduce the plan-ning costs. Optimization of the schedule refers to operations research.

Schedules are used to indicate where and what (who) should be in the indicated time points.

Types of schedules: combat schedule, trans-port schedule, classes schedule, work schedule.

Let us consider on the class schedule. Sched-ule in the secondary school (high school) is for union into a single interconnected system of students (usually in the form of school classes (study groups)), teachers, lessons (subjects) and designated for training places - classes (classrooms). Class schedules includes school and university timetables. Schedule for univer-sities is very different from the schedules for schools. There are differences in the computa-tional resources for the preparation and gen-eration of schedules.

Optimization of timetable is one of the ma-jor factors that can significantly optimize the educational process.

The aim of of this work to create a single service that would integrate and synchronize

the schedules of students and teachers for more convenient and quick organization of educational process.

Relevance of the work lies in the fact that at present the universities can have several sepa-rate and independent from each other sched-ules that are available from various sources and do not interact with each other at all. For ex-ample, a daily schedule of students pairs, a schedule of sports sections and distance learn-ing. Also it is important to fix the control mea-sures planned by the students in the system of distance education, i.e., combination of sched-ules and student organizer. Therefore, it is very uncomfortable go to different services and see what awaits in the near future every time.

Service of schedules - a service designed to synchronize the schedules of university and display it in one place.

The architecture of the software product looks like the following and contains such fundamental parts:

• server with the database, which are pro-cessed requests from the outside and stored all the information about the sys-tem, user settings and personal prefer-ences, as well as synchronization of schedules occur;

• API-services access the server. Clients send requests to the API;

• mobile client designed for Android, for control gear system.

For the client communication with the serv-er an HTTPS connection is used. Entity


SERVICE FOR SYNCHRONIZATION OF SCHEDULES

Kuzochkina A.O.Kharkiv National University of Radio Electronics

The given work is devoted to the fact that at present the universities have several separate and in-dependent schedules that are available from various sources and do not interact with each other, e.g. a daily schedule of students pairs, a timetable of sports sections and distance learning. Therefore, it is very inconvenient each time going to the different services to see what awaits in the near future. The goal of this work to create a single service that would integrate and synchronize the schedules of stu-dents and teachers for more convenient and quick organization of educational process.

Keywords: schedule; synchronization; mobile application

13


Framework is used to work with the database. In accordance with the modern technology, the C# programming language is used. The IIS server performs the deployment.

This software solution interacts with two university schedule API’s. At the entrance to our API takes as input several JSON-objects that contain the schedule files. The server gen-erates a transformed suite of the schedules es-sential parts and creates a new JSON-object. Then the object is transmitted to the mobile app, where client side parse it like a common schedule.

Client side supports custom filters, if there is a need to somehow differentiate schedules of each individual service. Part owned by each individual service is painted with some colour selected by user.

Also, future releases will provide the oppor-tunity to generate a custom schedules range. This feature will allow to optimize traffic.

The client development for Android was using Android SDK, and the Java program-ming language. The data from mobile applica-tions is sent to the server through API and is

updated in the main database. The application can be distributed and installed on mobile devices and tablets locally via apk-file or downloaded from store.

If one describes the model of interaction between all of the system components, it is possible to understand that the main link be-tween the client application and the database server is the API. But due to the fact that all the main elements of the system are separated, it allows the system to scale well, allowing us-ers to have access not only to the university schedule, but also the ability to the ability to synchronize with any other apps, whether Google Calendar or other services for the time organization. This architecture is well suited to cloud computing (i.e. Microsoft Azure, Ama-zon and so on).

Thus, this software integrates separate schedules and allows the user to use time more rational. The effectiveness of this solution is also improved due to the fact that as a target platform used mobile application, so the schedule is convenient to use throughout the working or school day.

14


Відомчими нормами технологічного проект ування ВНТП-АПК-24.06 «Підприємства з переробки молока» передбачена наступна номенклатура підприємств молочної промисловості [1, 14]:

1) молочні заводи 5, 10, 25 т/зм продукції з незбираного молока та молочні комбінати потужністю 50, 100 т/зм продукції з незбираного молока;

2) сироробні заводи потужністю 1,5 т/зм сиру твердого та комбінати потужністю 2,5 або 5 т/зм сиру твердого;

3) маслоробні комбінати потужністю 5, 6 або 10 т/зм масла тваринного і 2,5-3, 5-6 або 10-12 т/зм СЗМ, або ЗНМ;

4) молочноконсервні комбінати потуж-ністю 90 туб згущених молочних консервів за зміну.

5) цехи по виробництву продукції з не-збираного молока потужністю 2, 5, 10 т/зм.

Однак, в останні роки склалася тенден-ція до організації виробництва молочної продукції на спеціалізованих модулях і за-водах малої потужності, безпосередньо на фермах та особистих господарствах. Зазви-чай, молочний міні-завод може переробля-ти і розливати від 100 літрів до 20 тонн молока для отримання кисломолочних

продуктів, сиру, тощо. Міні-заводи оснащують усім необхідним

для повного циклу обробки молока, а саме, приймання сировини, охолодження, пасте-ризація, ферментація, відновлення сухого молока, зберігання готової продукції, роз-лив і упаковка готової продукції. Крім того, низькі обсяги переробки молока передба-чають відсутність або незначні транспорт-ні витрати, гнучкішу систему зміни асор-тименту, максимальне використання вто-ринної молочної сировини і відходів ви-робництва при мінімальних трудових витратах на одиницю продукції. Проте, молочні продукти, що випускаються міні-заводами, повинні виготовлятися із дотри-манням усіх вимог чинних нормативних документів.

Важливим є те, що підвищення ефектив-ності переробки молока в агропромисло-вому комплексі безпосередньо пов’язано з повним і раціональним використанням всіх компонентів молочної сировини на принципах безвідходної технології, адже процеси переробки пов’язані з утворенням молочної білково-вуглеводної сировини – знежиреного молока, маслянки і молочної сироватки. Так, при виробництві 1 т верш-кового масла можна отримати до 20 т зне-жиреного молока і 1,5 т маслянки; при ви-

ПОД-СЕКЦИЯ 4. Инновационные технологии

РАЦІОНАЛЬНА ПЕРЕРОБКА МОЛОЧНОЇ СИРОВИНИ В УМОВАХ МІНІ-ВИРОБНИЦТВ

Завальнюк І.П.доцент, кандидат технічних наук, Херсонський державний аграрний університет

Анотація. В статті акцентовано увагу на сучасну тенденцію молочної галузі – випуск продукції в умовах міні-виробництв. Проаналізовано традиційні технологічні напрямки переробки молочної сировини. Запропоновано використовувати електродіалізну установ-ку для обробки молочної сироватки з метою використання її компонентів при виробни-цтві питного молока та кисломолочної продукції.

Ключові слова: молочні міні-заводи, переробка молочної сировини, безвідхідна техноло-гія, метод електродіалізу, демінералізована молочна сироватка, високотехнологічна про-дукція.

Keywords: mini dairy plant, processing of raw milk, non-waste technology, electrodialysis method, demineralized whey, high-tech products.

15


робництві 1 т кисломолочного або 1 т на-турального сирів – до 9 т молочної сиро-ватки [2].

Для організації безвідходного виробництва необхідно дотримуватися ряду правил:

1) не можна розробляти ізольовано технологію якого-небудь нового молочного продукту. Необхідно створювати одночасно комплекс технологій декількох продуктів, що забезпечують переробку усіх складових частин молока без утворення відходів;

2) новий комплекс технологій повинен мати певну гнучкість, допускаючи зас тос ування а льтернативних технологічних процесів і варіювання асортименту готової продукції. Продукти додаткового асортименту зазвичай не мають такого стійкого збуту, як основна продукція (масло, кисломолочний сир, кефір, сири і т.д.). Багатоваріантність технологічних рішень допомагає згладжувати цей недолік;

3) разом з безвідходністю забезпечення мінімальних витрат праці, енергії, матеріалів, одноразових (капітальних) і поточних фінансових коштів;

4) максимальне використання технічного і кадрового потенціалу.

Схема традиційних технологічних напрямків переробки молочної сировини в умовах міні-виробництв представлена на рисунку 1. Вторинною сировиною в даному випадку є молочна сироватка, яка отримується при виробництві кисломолочного сиру і, як правило, направляється на корм сільськогосподарської худоби.

Відомо, що в молочній сироватці залишається близько 50% сухих речовин молока, а її компоненти є цінною молочною сировиною для переробки в харчову продукцію і напівфабрикати, які вирізняються підвищеною харчовою і біологічною цінністю та мають функціональні властивості.

Рисунок 1 – Схема традиційних технологічних напрямків переробки молочної сировини в умовах міні-виробництв

16


Однією з інноваційних технологій мо-локопереробної галузі є мембранна об-робка молочної сировини, а саме, елек-тродіаліз молочної сироватки, що дозво-ляє в повній мірі використовувати її складові частини, а також направлено

регулювати склад і властивості отриму-ваних продуктів.

Автор роботи [3] зазначає, що завдяки електродіалізу вирішуються основні про-блеми, пов’язані з властивостями молочної сироватки – висока мінералізація і підви-

Рисунок 2 – Схема раціональної переробки молочної сировини в умовах міні-виробництв

17


щена кислотність, причому питома вага витрат на технологічний процес демінера-лізації складає 4% від собівартості продук-ції. Крім того, при обробці сироватки елек-тродіалізом відсутній істотний вплив на якість та вміст сироваткових білків, лакто-зи і вітамінів; спостерігається покращення органолептичних показників, а зі зменшен-ням вмісту солей одночасно відбувається зниження титрованої кислотності. Багать-ма дослідженнями доведено, що демінера-лізована молочна сироватка, за своїми властивостями, подібна материнському молоку і є незамінним компонентом в ре-цептурах продуктів функціонального та дитячого харчування з підвищеною біоло-гічною цінністю [4; 5; 6].

Отже, для раціональної переробки мо-лочної сировини в умовах міні-виробництв доцільно повертати сироватку у продукти та, використовуючи установку електродіалі-зу, збагачувати їх цінними компонентами, а саме, сироватковими білками (рис. 2).

Таким чином, в умовах скорочення обся-гів виробництва молока як сировини, для зростання обсягів виробництва широкого асортименту молочної продукції, для зни-ження їх собівартості, більш доцільно ви-користовувати натуральні молочні компо-ненти, а не компоненти немолочного похо-дження – стабілізатори, емульгатори, білки і жири рослинного походження. Викорис-

тання компонентів демінералізованої сиро-ватки, що є новими інгредієнтами з унікаль-ними фізико-хімічними властивостями, буде сприяти розвитку нової високотехно-логічної продукції. Причому, в умовах міні-виробництв, наряду з економічною вигодою виробник буде випускати натуральну, ко-рисну та екологічну продукцію.

Література1. Підприємства з переробки молока: ВНТП-АПК-

24.06. – [Введені в дію з 1.06.2006 р.]. – К.: Міна-грополітики України, 2006. – 105 с. – (Відомчі норми технологічного проектування).

2. Оноприйко А.В. Технология молочних продуктов мини-производств/ А.В. Оноприйко, А.Г. Храмцов, В.А. Оноприйко. – Ростов-на-Дону.: Март, 2004. – 411с.

3. Золотарева М.С. Молочная сыворотка в техноло-гии выработки цельномолочных продуктов / М.С. Золотарева, Д.Н. Володин, В.А. Михнева, И.А. Евдокимов, Б.В. Чаблин // Переработка мо-лока, 2010. - № 5. С. 6-8.

4. Пат. 2515096 Российская Федерация, МПК B01D61/42, A23C21/00. Способ регулирования кислотности сыворотки в процессе электродиа-лиза / Донских А.Н., Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Куликова И.К., Анисимов Г.С., Бессонов А.С., Володин Д.Н.; патентообладатель: ООО «Инновационные пищевые технологии» (RU). – № 2012145182/10; заявл. 24.10.2012; опубл. 10.05.2014, Бюл. № 13.

5. Houldsworth D. W. Demineralization of whey by means of ion exchange and electrodialysis / International Journal of Dairy Technology, 2007. - № 33(2): 45–51. doi: 10.1111/j.1471-0307.1980.tb01470.x

6. Whey Processing | Demineralization / G. Gernigon, P. Schuck, R. Jeantet, H. Burling // Encyclopedia of Dairy Sciences (Second Edition), 2011: 738-743. doi: 10.1016/b978-0-12-374407-4.00496-9.

18


В условиях переходного рельефа при строительстве дорог разных категороий часто происходит нарушение целостности верхнего и нижнего склонов. Со своей сто-роны это влияет на проводимость дорог. Растут ожидаемые риски при перевозке пассажиров и грузов.

Для задержания эрозионных процессов склонов и воостановления ее целостности вместо дорогостоящего геотекстиля наи-ден возможность решения указанной про-блемы с применением вторичного PET (полиэтилентерефталат) сырья. Получены первые результаты.

В таких условиях при проэктировании и строении дорог для приостановления указан-ных процессов применяются инжинерные строения разных конструкций из металлобе-тона, сеток из синтетических иатериалов.

При рушении боковых склонов автомо-бильной дороги вместе с оценкой воздей-ствиа на дорогу важно правильный расчет ущерба причиненной окружающей среде и оценку масштаба воздействиа на био мно-гообразие, оценку масштаба негативных

процессов с целью восстановления разру-шенной эрозионных плошадей в короткое время.

Современным защитным конструкциям предъявляется не только требования функ-ционального соответствия (обеспечение защитной, задерживающей, подержавшей свойств ) но и эстетических.

Такие системы не должны ухудшать ок-ржающий ландшафт. При укреплении склонов важно учесть возможности вос-становления зеленого ландшафеа.

В это время должен происходить полная ликвидация обвалных явлений. Восстанов-ление ее целостности с улчшением эстети-ческого вида.

Для задержания эрозионных процессов склонов и воостановления ее целостности вместо дорогостоящего геотекстиля наи-ден возможность решения указанной про-блемы с применением вторичного PET (по-лиэтилентерефталат) сырья. Получены первые результаты.

По предварительным исследованиям установили, что для приостановления эро-

СОЗДАНИЕ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО PET (ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ) СЫРЬЯ С ЦЕЛЬЮ ЗАЩИТЫ СКЛОНОВ ОТ ЭРОЗИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ.

Бараташвили М.П, Гинтибидзе Н.ГГосударственный Университет Акакиа Церетели

CREATE AN SLOPES STRUCTURE RESTORER AND PROTECTOR FROM EROSION NET USING OF PET RAW MATERIALS

Baratashvili M. P. Gintibidze N.G.Akaki Tserteli State Universitet

Transitional relief for various infrastructure projects, the various categories of roads, the construction of railway lines is often in the mountain side of the road level to the upper and lower slopes of integrity.

Modern protective structures comply with not only the functional requirements (protective, restrictive, and a holder to secure the properties,) but also aesthetic. In Akaki Tsereteli State University, at faculty of technical engineering, it is underway to solve different technical engineering problem solving.

PET bottles are made using secondary rupture of the nature of the slope collapsed and its geomet-ric parameters geonet.

19


зионных разрушений склона и рушения земли необходимо восстановление (зелено-го покрития в короткое время) культивиро-вания зеленого покрытия такими быстрора-стущими растениями, корни которых в ко-роткое время смогут укреплять слои ползу-чей земли в раскрытых склонах. По вторичной применении пэт бутылок изго-товлена оригинальная сетка в соответствии геометрическим парраметрам и характеру разрушения склонов.

ЗаключениеИзучены возможности изготовления се-

ток оригинальных, дешевых, адаптирован-ных на геометрические параметры раскры-тых склонов вторичным применением пэт бутылок.

Конструкция защитной сетки зависит от геометрических зон рельефа и уровня эро-зии. Она дает возможность восстановле-ния зеленного покрытия с сильними кор-невыми системами в соответствии геогра-фичкского ареала.

при изготовлении оригинальных защит-ных сеток не будут применены другие вспомогательные материалы.

Из за чего сетка, адаптированная на ре-льеф, дешевая.

Она отличается еще одним преймущ-ством, ее сборка происходит на месте с

полным предусмотрением геометрических параметров контуров обвала. В связи с чем упрощен ее монтаж.

После монтажа оригинальной сетки на месте, во внутренный контур будут поса-жены многолетные растения с сильными массивными быстрорастушими корневы-ми системами, обеспечивающими восста-новление зеленого покрытия в короткое время.

А это со своей стороны обеспечит укре-пление обваленных склонов за счет укре-пления поверхностных структур обвален-ных склонов. По результатам проводящих исследований были определены конструк-ционные особеннсти сеток в соответствии уровня разрушения склона. Условия изго-товления и закрепления на месте. Изучены необходимые предусловия уменьшения эрозивных явлений склонов и ее ликвида-ции. И предполагаемые сроки.

Литераткра1. Miyajima M. Damage Analysis of Buried Lifelines in

the Niigata-Ken Chuetsu Earthquake, Japan. 8th NCEE, April 18-22,2006, San Francisko, California, USA. paper N1042.

2. Seed Bolton H. Landslides During Earthquake due to Soil Liquafaction. J. Soil Mechanics and Foundations Division. vol.94. NO.SM5.Sept.1968. p.p. 1055-1123.

3. Castro Gonzalo, Poulus Steve J. and Leathers Francis D. Re-Examination of Slide of Lower San Fernando Dam. J. Geotechnical Engineering. vol.111.NO9. Sep.1985. p.p. 1093-1107.

20


Как было установлено ранее [1-4], вари-анты раздувки жидкости с помощью одно-поточных фурм с однорядным равно-мерно-круговым расположением 5-ти и 6-ти сопел (рис.1, а, б) в головке [1-3] (для ошлаковывания всей рабочей поверхности футеровки конвертера) и со сгруппирован-ным расположением 4-х и 6-ти сопел (рис.1, в, г) в головке [4] (с целью более интенсив-ного ошлаковывания цапфенных зон рабо-чей поверхности футеровки конвертера) сопровождается значительным выносом капель раздуваемой жидкости на ствол верхней фурмы и из горловины конверте-ра, особенно в первых 2-х указанных выше случаях.

Поэтому, с целью дальнейшего совер-шенствования технологии раздувки шла-кового расплава, заключающегося в сниже-нии брызговыноса из полости конвертера и степени зашлаковывания ствола верхней фурмы, с организацией направленного брызговыноса раздуваемой жидкости на цапфенные зоны рабочей поверхности фу-теровки конвертера были опробованы1 ва-1 Материалы магистерской работы Пантейковой Е.С., руководитель – проф.Сигарёв Е.Н.

рианты раздувки жидкости по схеме, при-ведённой на рис.2, а, двухъярусной фурмой (рис.2, б) с применением головок с 4-мя и 6-тью сгруппированными соплами (рис.1, в, г); при этом в верхнем ярусе фурмы были выполнены 4 горизонтально расположен-ных сопла, также сгруппированные в на-правлении цапф агрегата, с помощью кото-рых производился отдув капель раздувае-мой жидкости от ствола фурмы в направ-лении цапфенных зон рабочей поверхности футеровки конвертера, а также минимизи-ровался вынос из горловины конвертера капель раздуваемой жидкости (крахмаль-ного клейстера).

При этом, с целью сохранения импульса струй нижнего яруса сопел на прежнем [4] уровне, при применении двухъярусной фурмы общий расход дутья на фурму был увеличен с 0,3 до 0,6 м3/мин и с 0,45 до 0,75 м3/мин соответственно при применении 4-х и 6-ти сопловых фурменных головок.

При ошлаковывании футеровки конвер-тера двухъярусной фурмой, имеющей 4 и 6 сгруппированных сопел в нижнем ярусе (в головке фурмы, рис.1, в, г), значительно снизился брызговынос из конвертера и степень зашлаковывания ствола верхней

ПОД-СЕКЦИЯ: Металлургия и энергетика

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ГАРНИСАЖА НА ЦАПФЕННЫЕ ЗОНЫ ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРА ПУТЁМ РАЗДУВКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА ДВУХЪЯРУСНЫМИ ФУРМАМИ СО СГРУППИРОВАННЫМИ СОПЛАМИ В ГОЛОВКЕ

Пантейкова Е.С. магистр;Пантейков С.П. доцент, канд. техн. наук; Днепродзержинский государственный технический университет, г. Каменское, Украина

Приведены результаты низкотемпературного моделирования процесса раздувки крах-мального клейстера, моделирующего шлаковый расплав, на цапфенные зоны стен рабоче-го пространства конвертера при помощи двухъярусных фурм с 4-мя и 6-тью сгруппированными соплами в головках.

Ключевые слова: гарнисаж, раздувка, шлак, футеровка, цапфенные зоны.

21


а) б) в) г)

а) б)1 – конвертер; 2 – двухъярусная фурма; 3 – шлаковая ванна; 4 – струи дутья нижнего яруса (раздувочные); 5 – струи дутья верхнего яруса (отдувочные)Рисунок 2 – Схема взаимодействия газовых стрй со шлаковой ванной при раздувке шлака двухъярусной фурмой (а) и её конструкция (б)

а) 5-сопловая с однорядным равномерно-круговым расположением сопел;б) 6-сопловая с однорядным равномерно-круговым расположением сопел;в) 4-сопловая головка со сгруппированным расположением сопел; г) 6-сопловая головка со сгруппированным расположением сопел.Рисунок 1 – Конструкции головок к верхней раздувочной фурме

22


а) б)

в) г)

д) у)

Рисунок 3 – Картины взаимодействия газовых струй с клейстером (а, б) и его раздувки (в…е) верхней двухъярусной фурмой (рис.2, б) с 4-мя (а, в, д) и 6-тью (б, г, е) сгруппированными соплами в фурменной головке

23


фурмы, а преимущественными местами налипания брызг крахмального клейстера оказались цапфенные зоны стен агрегата, которые на фотографии (рис.3, в, г) имеют вид овалов, причём в случае применения шестисопловых головок эти зоны значи-тельно шире (рис.3, г), чем в случае при-менения головок с четырьмя соплами (рис.3, в).

С целью подтверждения изложенного выше верхняя двухъярусная фурма была повёрнута в полости конвертера таким об-разом, чтобы один из секторов направлен-ного выноса капель жидкости на рабочую поверхность агрегата и их отдува приходил-ся на переднюю часть стенки конвертера, где отчётливо была зафиксирована (рис.3, д, е) указанная выше картина образования мест интенсивного и направленного брыз-говыноса в форме овалов: меньшего – при применении в головке фурмы 4-х сгруппи-рованных сопел (рис.3, д), большего – при 6-ти сгруппированных соплах (рис.3, е).

Как показали эксперименты2, указанные варианты раздувки жидкости сопровожда-лись значительным снижением выноса ка-пель жидкости на ствол фурмы и из горло-вины конвертера. Однако, реализация та-кой технологии раздувки жидкости с обе-спечением направленного брызговыноса на цапфенные зоны рабочей поверхности футеровки конвертера требует повышен-ного в 1,6-2,0 раза расхода дутья в сравне-нии с аналогичными вариантами [4] раз-дувки шлака однопоточной верхней фур-мой. Вместе с тем, возникают определён-ные сложности с нанесением гарнисажного слоя на верхнюю конусную часть конверте-ра, поэтому данная технология раздувки шлака применима только в случае решения производственной задачи по ошлакованию цапфенных зон футеровки рабочего про-странства кислородного конвертера3. При

2 В работе принимала участие аспирантка Семёнова Д.А.3 Конструкция фурмы и технология раздувки шлака патентуются. Для ошлаковывания конуса конвертера раздувка шлака проводится после окончания продувки расплава

исследовании брызговыноса была задей-ствована методика [5].

Обработка экспериментальных данных позволила вывести регрессионные зависи-мости высоты и ширины налипания капель жидкости на стенки конвертера и высоты их налипания на ствол фурмы от: уровня ванны и высоты фурмы над её поверхно-стью; расстояния между ярусами и высоты фурмы над ванною; уровня жидкости и расстояния между ярусами фурмы; а также интенсивности брызговыноса жидкости из горловины конвертера от расстояния меж-ду ярусами фурмы и её высоты над поверх-ностью ванны.

Литература1. Пантейков С.П. Холодное моделирование про-

цесса раздува конвертерного шлака при помощи верхней фурмы на рабочую поверхность футе-ровки конвертера // Металлургическая и горно-рудная промышленность.- 2002.- № 7.- С. 49, 50.

2. Пантейков С.П. Изучение на холодной модели процесса нанесения защитного покрытия для конвертерной футеровки путём раздувки конеч-ного шлака верхней пятисопловой фурмой // Труды седьмого конгресса сталеплавильщиков (Магнитогорск, 15-17 октября 2002 г.).- М.: Чер-метинформация, 2003.- С. 231-235.

3. Пантейков С.П., Пантейкова Е.С. Моделирование ошлакования футеровки конвертера // “Литье. Металлургия. 2015”: Материалы XI и IV Между-народных научно-практических конференций (26-28 мая 2015 г., г.Запорожье) / Под общ. ред. д.т.н., проф. Пономаренко О.И. – Запорожье, ЗТПП, 2015.– С.362, 363.

4. Пантейкова Е.С., Пантейков С.П. Исследования процесса нанесения шлакового гарнисажа на цап-фенные зоны футеровки конвертера путём раздув-ки шлакового расплава однопоточными фурмами со сгруппированными соплами в головке // Zbiór artykułów naukowych. Konferencji Miedzynarodowej Naukowo-Praktycznej «Inżynieria i technologia. Współczesne problemy i perspektywy rozwoju» (30.01.2017-31.01.2017).- Warszawa: Wydawca: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2017. - Str.25-27.

5. Пантейков С.П. Методичні вказівки до проведен-ня комплексу лабораторних робіт “Дослідження аерогідродинаміки конвертерної ванни” для студентів спеціальності 6.090401 “Металургія чорних металів” всіх форм навчання.– Дніпродзержинськ, ДДТУ, 2007.- 16 c.

24


Актуальність теми та завдання дослідження

З розвитком науки та техніки перед гео-дезичним виробництвом постають все нові завдання, які потребують швидкого і точ-ного розв’язання. Для вирішення постав-лених завдань, на сучасному етапі, вико-ристовують універсальні геодезичні при-лади, якими можна вимірювати дві фізичні величини і більше з рівноцінною точністю. До них відносять оптичні тахеометри, а також – електронні тахеометри (ЕТ). Елек-тронний тахеометр це вимірювальний ін-струмент, у якому конструктивно об’єднані електронний теодоліт, світлодалекомір і мікропроцесор із прикладним геодезич-ним програмним забезпеченням. Саме електронні тахеометри дають змогу змен-шити час на проведення польових робіт з одночасним забезпеченням високої точ-ності результатів вимірювань та з автома-тичним збереженням даних [1]. Найважли-вішою властивістю електронних тахеоме-трів є можливість безпосереднього вине-сення в натуру заданих горизонтальної та похилої довжини, перевищень і кутів.

Електронні тахеометри використовують практично при проведенні всіх геодезич-

них робіт, пов’язаних з вимірюваннями: створення опорних мереж, топографічні зйомки, роботи при інженерних вишуку-ваннях в будівництві, вимірах деформацій земної поверхні та інженерних споруд, при маркшейдерських роботах в гірничих ви-робках і ін. Електронні тахеометри стали джерелом науково – технічного прогресу, тому активно зростає велика їх кількість моделей та виникла необхідність аналізу їх технічних характеристик і функціональних можливостей.

Завдання дослідження – проаналізувати сучасні тенденції розвитку та новітніх до-сягнень в галузі створення електронних тахеометрах.

Жорстка конкуренція на міжнародному ринку електронних тахеометрів обумов-лює їх безперервне вдосконалення, змушу-ючи виробників знаходити все більш ефек-тивні рішення, а, отже, спрощувати про-цеси вимірювань і використовувати макси-мально зручні інтерфейси, створювати інтегровані системи, що комбінують функ-ції тахеометрів, супутникових приймачів, інерційних систем.

Найбільш відомими світовими виробни-ками електронних тахеометрів, представ-

ПОД-СЕКЦИЯ 9. Разработка полезных ископаемых и геодезия.

СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ ТА НОВІТНІХ ДОСЯГНЕНЬ В ГАЛУЗІ СТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРОННИХ ТАХЕОМЕТРІВ

Анисенко Ольга Володимирівнастарший викладач кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра МогилиХапун Олена Сергіївнастудентка кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра МогилиСтупа Діана Ігорівнастудентка кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра Могили

Ключові слова: електронний тахеометр, геодезичні прилади, геодезія, геодезичні ро-боти, точність вимірювань.

Keywords: electronic total station, geodetic instruments, geodesy, surveying works, measurement accuracy.

25


лених на ринку України, є японська компа-нія Sokkia Topcon з брендами Sokkia і Topcon, швейцарська компанія Leica Geo-systems AG з брендом Leica, шведська GeoMax (однойменний бренд), американ-ські Trimble Navigation з брендами Nikon і Trimble, а також Spectra Precision (одно-йменний бренд).

Компанія Sokkia Topcon відома своєю продукцією в області будівництва і геодезії протягом 100 років, вироблені на її підпри-ємствах прилади мають традиційно високу точність і японська якість.

Leica Geosystems, раніше відома своїм брендом Leica у фототехніці (фотоапарати під цим брендом на колишньому випуска-ються), створена у 1990 році злиттям декіль-кох компаній і зорієнтована на виробництво тільки геодезичного обладнання. Обладнан-ня цієї марки широко застосовується в гео-дезії — як наземного, так і в супутникової.

Швейцарський виробник обладнання в галузі геодезії та будівництва, компанія GeoMax, з моменту свого утворення 90-х

становить успішну конкуренцію бренду Leica на європейському ринку. Лінійка про-дукції цієї компанії, а це геодезичне облад-нання та його, відрізняється винятковою якістю і точність вимірювань.

Компанія Trimble Navigation, розташова-на в США, почала своє існування в 1978 році з виробництва навігаційних техноло-гій для морського судноплавства. З розви-тком космічного позиціонування, 25 років тому, компанія приступила до створення GPS-навігаторів, а з 2003 року і після при-дбання бренду Nikon — широкого переліку геодезичного обладнання.

Американський виробник геодезичного обладнання Spectra Precision з’явився в 1997 році і був утворений в результаті злиття декількох виробників геодезичних приладів і технологій. Сьогодні це найбіль-ша марка геодезичного обладнання, відома своїми інноваційними технологіями.

Отже, ринок геодезичних приладів про-понує велику кількість електронних тахео-метрів, кожна з фірм намагається урізно-

Таблица 1 Класифікація сучасних електронних тахеометрів

Марка Країна, фірма Точність вимірювань, сек

Дальність дії, м

Точність вимірювань відстаней, мм

Та5 Росія 6/11 5-3000 20Та3 Росія 4-6 5-5000

SET 230R Sokkia 2 4000 2SET 310 Sokkia 3 2700 2SET 510L Sokkia 5 2700 2GTS-603ME TOPCON 3 3000 2GTS-229 TOPCON 9 2000 3GPT-2005 TOPCON 5 7000 3R-300N(серія) PENTAX (Японія) 2-6 до 4500

NTS 320 SOUTH 2 до 2600

NTS 350 SOUTH 5 до 2600

DTM352 Nikon 5 2300

DTM 332 Nikon 5 2300

Geodimeter 600 Швеція 5-10 град. сек до 5000

26


манітнити асортиментний ряд новими мо-делями приладів, додатково доповнюючи їх новими можливостями, що дозволяє скласти класифікацію сучасних електро-нних тахеометрів (табл.1) [2].

Прилади, які випускають названі фірми, забезпечують різноманітні вимоги корис-тувачів щодо точності, швидкодії, можли-востей програмного забезпечення тощо. Наприклад, середня квадратична похибка вимірювання кутів електронними тахеоме-трами різних класів становить 0,5...10”, а віддалі за однакових умов можуть бути ви-міряні майже з тією самою точністю із за-стосуванням відбивачів, без них або з від-бивною плівкою.

Кожна з фірм виробників віддає перева-гу певним конструктивним особливостям приладів, а саме: загальному дизайну, кон-струкції панелей керування, програмному забезпеченню тощо. Щоправда, варто зау-важити, що попри відмінності панелей ке-рування, загальні принципи роботи з елек-тронними тахеометрами є спорідненими для всіх приладів [3].

Серед електронних тахеометрів, взятих для порівняння, більше переваг мають

прилади фірми Leica Geosystems, яка є сві-товим лідером у розробленні та інтеграції геодезичного обладнання для створення високоточних та надійних систем автома-тизованого моніторингу інженерних спо-руд та інших обєктів. Важливим аргумен-том цієї фірми є пріоритет на якість та на-дійність роботи електронних тахеометрів, про що свідчить впровадження у виробни-цтво ЕТ Leica 1200+ та ЕТ Leica SmartStation 1201+,1202+,1203+1205+, з інтегрованим GPS-приймачем [2].

Тахеометри значно розрізняються не тільки своїми технічними характеристика-ми, конструктивними особливостями але і орієнтацією на певну сферу застосування. Визначальним є фактор ефективності за-стосування приладу для вирішення кон-кретного типу завдань.

Основними напрямками удосконалення можливостей сучасних електронних тахео-метрів є забезпечення необхідного класу точності; підвищення можливостей і точ-ності вимірювання довжин ліній, а надто без застосування відбивачів; автоматиза-ція вимірювань; розширення функціо-нальних можливостей приладів; удоскона-

Рис. 2 Основні напрямки удосконалення можливостей сучасних електронних тахеометрів

27


ленням і розширенням програмного забез-печення та інтегруванням їх, наприклад, з системами GPS [2]. Також, на сучасному етапі йде розробка введення додаткової інформації не вимірювального виду в елек-тронні тахеометри.

Сучасний електронний тахеометр - це продукт високих технологій, який об’єднує в собі останні досягнення електронікі, точ-ної механіки, оптики, матеріалознавства та інших наук.

Сучасний електронний тахеометр має великий об’єм пам’яті для надійного збері-гання отриманих даних, а інтерфейс для зв’язку з комп’ютером дозволяє заванта-жувати координати з ПК для подальшого винесення даних в натуру, також дані мож-на перенести в ПК для подальшої роботи з ними вже на стаціонарному комп’ютері або ноутбуку. При виконанні дослідницьких робіт на кар’єрах, виміри тахеометром ви-конують в координатах, а за підсумками зйомки ведуть підрахунок об’єму гірничих робіт. Для цього дані польових вимірів об-робляють в спеціальному програмному за-безпеченні [4].

Останнім часом широкого поширення набувають тахеометри з далекоміром, що дозволяє вимірювати відстані до об’єкта без використання відбивача. Дальність таких вимірів не перевищує 300 м, а точність ле-жить в межах 10-20 мм. До недоліків даних систем слід віднести залежність точності вимірювань від властивостей поверхні, що відображає і відсутність надійної фіксації точки вимірювання. Однак наявність такого режиму вимірювань дозволяє вирішувати такі геодезичні завдання, які раніше вирі-шували іншими методами (наприклад, ви-значення недоступної відстані).

Можна припустити, що тахеометри з механічним приводом в майбутньому бу-дуть повністю замінені тахеометрами з сервоприводом. Сервопривод не тільки за-безпечує зручність роботи (сервомотори керують роботою навідних і підйомних гвинтів, традиційні навідні і закріпні гвин-ти відсутні), а й підвищує продуктивність. Якщо координати точок зберігаються в

пам’яті, необхідно лише ввести номер по-трібної точки, і електронний тахеометр автоматично наведеться на неї. При по-вторних кутових і лінійних вимірах на кілька відбивачів необхідно задати тільки порядок й число вимірювань. Сервопривод виключає роботу виконавця з навідними і закріпними гвинтами, при цьому похибка візування значно зменшується [5].

Також останнім часом чітко простежу-ється тенденція розвитку електронних та-хеометрів – від «звичайних» приладів до роботизованих станцій. Прилад забезпечу-ється сервоприводами, модулем наведення на візирну ціль і радіокомунікаційним при-строєм. З їхньою допомогою він автома-тично наводиться на спостережувану точ-ку, а всі команди оператор подає з пульта дистанційного керування. Оператор забу-ває про необхідність змінювати фокусу-вання зорової труби при ручному наведен-ні на точку. Він повністю зосереджений на показах дисплея. Істотно збільшується якість кодування об’єктів під час знімання, що приводить до зниження часу камераль-ного опрацювання.

Сьогодні виробляється і ціла сім’я тахеометрів-автоматів. Це не просто авто-матизовані прилади із сервоприводами і пристроями автоматичного наведення на візирну ціль, які можна використовувати як складений елемент комп’ютеризованої технології [2]. Тобто, сучасні тахеометри це універсальна скануюча система для прове-дення швидких і як найповніших вимірю-вань, що надає найширші можливості для роботи з просторовими даними.

Виходячи з наведених переваг ЕТ відзна-чимо ряд недоліків: обмежений темпера-турний діапазон, рідкокристалічний дис-плей замерзає при температурі менше -20°C, при цьому неможливо зняти відлік; необхідність мати доступ до електричної мережі для зарядки акумуляторів; висока вартість теодолітів. Але наука не стоїть на місці - кожне покоління геодезичного об-ладнання набагато перевершує попереднє. Можливо, в недалекому майбутньому їх ціна і якість будуть зведена воєдино.

28


Висновок. З вище констатованого мож-на зробити висновок, що електронні тахе-ометри оснащені великою кількістю тех-нологічних опцій і додаткових функцій. Саме ці параметри електронного тахеоме-тра забезпечують найрізноманітніші ви-моги користувачів щодо точності, швид-кодії, можливостей програмного забезпе-чення, рівня автоматизації. При цьому основними перспективами розвитку елек-тронних тахеометрів залишається: авто-матизація вимірювань, удосконалення можливості роботи приладів без відбива-чів, збільшення можливостей системи на-копичення даних, розширення програм-ного забезпечення та функцій, актуальних для інженерної геодезії.

Література (джерела):1. Ільків Є. Ю. Геодезичне приладознавство: лабо-

раторний практикум / Є. Ю. Ільків, М. В. Галяр-ник, Д. П. Приймак; Івано-Франківськ: ІФН-ТУНГ, 2012. – 123 с.

2. Тревого І. Баландюк А. Сучасні досягнення гео-дезичної науки та виробництва // Сучасні тен-денції розвитку та класифікації електронних та-хеометрів. 2009. – Вип. I (170). С. 109-115. [Елек-тронний ресурс]. – Режим доступу http://vlp.com.ua/files/20_57.pdf.

3. Шевченко Т. Г. Геодезичні прилади: підруч. для студ. / Т. Г. Шевченко, О. І. Мороз, І. С. Тривого. – Львів: Вид-во Національного університету «Львівська політехніка», 2006. – 460 с.

4. Шолох М. Івненко А. Сталий розвиток промисло-вості та суспільства // Автоматизація маркшей-дерського забезпечення гірничих робіт в кар’єрі. 2014. – Т.1, С.23-24.

5. Золотова Е. В. Геодезія з основами кадастра: Під-ручник для вузів. – 2-ге вид., випр. –М.:Академічний проект; Фонд «Мир», 2012. – 413 с.

29


На сучасному етапі відбувається нова тех-нічна революція, яка дозволяє вирішувати наземні задачі з високою інформативністю, масштабами виконаних робіт, зі збільшеною швидкістю. Безпілотні літальні апарати (БПЛА) в десятки разів знижують витрати часу та засоби на їх проведення. Під БПЛА прийнято розуміти апарат, призначений для польотів в атмосфері Землі або в космічному просторі, який не має екіпажу і керується автоматично за допомогою пристроїв або на відстані з командного пункту. Сучасний комплекс БПЛА є високотехнологічною сис-темою з елементами штучного інтелекту, ін-тегрованою в загальновійськову систему збо-ру інформації та прийняття рішень. Досяг-нення в цій галузі дають можливість здій-снювати політ в автоматичному режимі від зльоту до посадки, вирішувати завдання мо-ніторингу земної (водної) поверхні, а БПЛА військового призначення забезпечувати роз-відку, пошук, вибір і знищення цілі. [1].

Метою роботи є ознайомлення з сучас-ними досягненнями і напрямками розви-тку ринку БПЛА.

БПЛА класифікують за злітною масою, дальністю, висотою та тривалістю польоту, а також за типом конструкції та силової уста-

новки. БПЛА здатний до самостійного дис-танційного управління з використанням пульта управління оператором або спеціаль-ною програмою польотних даних (рис. 1, 2) .

Різноманітність безпілотних літальних апаратів зумовлена великою кількістю по-ставлених задач для БПЛА.

Так само як і пілотовані, безпілотні лі-тальні апарати бувають двох типів: літако-вого та вертольотного. Вертольоти – літаль-ні апарати, які мають чотири і більше рото-рів з несучими гвинтами. БПЛА залежно від методів та стиля застосування можна роз-поділити за такими характеристиками:

• за призначенням;• за розміром і масою.

ПОД - СЕКЦИЯ 9. Разработка полезных ископаемых и геодезия

СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ БЕЗПІЛОТНИМ ЛІТАЛЬНИМ АПАРАТОМ

Анисенко Ольга Володимирівнастарший викладач кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра МогилиКумова Ксенія Андріївнастудентка кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра МогилиСклярук Тетяна Ігорівнастудентка кафедри управління земельними ресурсами, Чорноморський національний університет імені Петра Могили

Ключові слова: автопілот, безпілотні комплекси, безпілотні літальні апарати, бортова електронно-обчислювальна машина, системи управління безпілотним літальним апаратом.

Keywords: autopilot, unmanned systems, drones, airborne electronic computer, management drones.

Рис. 1 Безпілотний літальний апарат «Небесний патруль М-7»

30


За призначенням виділяють розвідуваль-ні, системи дистанційного контролю і спо-стереження, комплекси повітряної ретран-сляції, багатоцільові безпілотні комплекси, ударні.

За розміром і масою БПЛА бувають:• мікро – масою до 3 кілограмів;• міні – масою до 50 кілограмів, часом

польоту кілька годин і висотою до 3 – 5 кілометрів;

• середні (міді) – до 1 000 кілограмів, часом 1–3 годин і висотою до 3–9 кілометрів;

• важкі – з висотами польоту до 20 кіло-метрів і часом польоту 24 години і більше.

У військовій справі БПЛА застосовуються головним чином для ведення повітряної так-тичної чи стратегічної розвідки. «Міні» та «мікро» БПЛА почали значно більше застосо-вувати під час бойових дій взводами та відді-леннями для швидкого отримання інформа-ції. БПЛА є популярними і у зарубіжних краї-нах. Там їх використовують для нанесення вогневих ударів по наземним цілям. Прикла-дом таких країн є США, Росія та Ізраїль.

Використання БПЛА розкриває можли-вість оперативного та недорогого засобу виконання ряду завдань [6]:

• моніторинг повітряного простору, зем-ної й водної поверхонь;

• екологічний контроль;• керування повітряним рухом;• фотографування місцевості для вико-

ристання під час геодезичних робіт і у випадку екстрених ситуацій;

• дослідження важкодоступних районів, у яких отримання інформації звичай-ними засобами проблематичне або вза-галі неможливе;

• періодичне спостереження за заданими районами, де необхідне спостереження з повітря, у тому числі з високоточним визначенням координат об’єктів.

Комплекс управління сучасним міні та мікро БПЛА складається з бортової систе-ми автоматичного управління і наземного обладнання – наземної станції управління. До їх складу входять датчики та обчислю-вальні прилади зі спеціалізованим про-грамним забезпеченням, апаратура контр-олю, управління та зв’язку, електрожив-лення [6].

Бортовий комплекс «Лелека» - це повно-функціональний засіб управління та навіга-ції безпілотного літального апарату (БПЛА) літакової схеми. Комплекс передбачає :

• видачу в канал передачі телеметричної інформації про навігаційні параметри, кути орієнтації БЛА;

• навігацію і управління БЛА при польо-ті по заданій траєкторії;

• стабілізацію кутів орієнтації БЛА в по-льоті;

• визначення кутів орієнтації, навігацій-них параметрів і параметрів руху БЛА (кутових швидкостей і прискорень).

Малогабаритна інерціальна навігаційна система (ІНС) є центральним елементом бортового комплексу «Лелека» і інтегрова-на з приймачем супутникової системи на-вігації. Побудована на базі мікроелектро-механічних датчиків (МЕМS гіроскопів і акселерометрів) за принципом безплат-формного ІНС, система є унікальним висо-котехнологічним виробом, гарантує висо-ку точність навігації, стабілізації та управ-ління БПЛА будь-якого класу. Вбудований датчик статичного тиску забезпечує дина-мічне визначення висоти і вертикальної швидкості. До складу бортового комп-лексу входять:

• накопичувач льотних даних; • датчик повітряної швидкості;• блок інерціальної навігаційної системи; Рис. 2 Безпілотний літальний апарат Торнадо-1

31


• приймач ІНС; • блок автопілоту.У базовій конфігурації управління здій-

снюється по каналах: елерони; кермо висо-ти; кермо напряму; контролер двигуна. Комплекс сумісний з радіоканалом РСМ (імпульсно-кодова модуляція) і дозволяє управляти БПЛА як в ручному режимі зі стандартного пульта дистанційного управління, так і в автоматичному, по ко-мандах автопілоту. Керуючі команди авто-пілоту генеруються у формі стандарт-них широтно-імпульсно-модульованих сигналів, що підходять до більшості типів виконавчих механізмів.

До складу бортової системи автоматич-ного управління БПЛА входять:

• автопілот;• бортова електронно-обчислювальна

машина;• пульт, призначений для достартової під-

готовки і вводу польотного завдання;• радіолокаційний координатор з зонду-

ючим сигналом.Навантаження БПЛА з метою виконання

спостережень за поверхнею у реальному часі і для знімання обраних ділянок місце-вості, а також для визначення координат ділянок місцевості має містити:

• пристрої отримання видової інформації (закріплюється нерухомо, складається з оглядового пристрою, деякі можуть міс-тити телевізійну камеру з широкополим об’єктивом; може бути оперативно замі-нена або доповнена цифровим фотоапа-ратом або радіолокаційною станцією);

• супутникову навігаційну систему (ГЛО-НАСС / GPS) (забезпечує прив’язку координат БПЛА і спостерігаємих об’єктів за допомогою сигналів гло-бальної супутникової навігаційної сис-теми ГЛОНАСС, GPS, ГАЛИЛЕО; до складу входять один чи декілька при-ймачів з антенними системами; засто-сування двох приймачів дасть можли-вість визначити разом з координатами БПЛА значення його курсового кута);

• пристрої радіолінії видової і телеме-тричної інформації;

• пристрої командно-навігаційної радіо-лінії з антенно-фідерним пристроєм (до систем командно-навігаційної раді-олінії входять приймач та антенно-фідерний пристрій; вони мають забез-печувати прийом у межах радіовиди-мості команд пілотування БПЛА і управління його обладнанням);

• пристрій обміну командної інформаці-єю (забезпечує розподіл командної і навігаційної інформації між спожива-чами на борту БПЛА; пристрій інфор-маційного обміну розподіляє видову інформацію між бортовими джерела-ми, передатчиком радіолінії та борто-вим пристроєм зберігання видової ін-формації, також забезпечує обмін ін-формацією між усіма функціональними пристроями, які входять до складу ці-льового навантаження БПЛА за обра-ним інтерфейсом);

• пристрій інформаційного обміну; • бортова електронно-обчислювальна

машина (БЕОМ) (забезпечує управлін-ня бортовим комплексом безпілотного апарату, в той час як пристрій зберіган-ня видової інформації дає можливість накопичення необхідних даних (зобра-ження, відеоматеріали, сигнатури ви-промінювань) до моменту посадки БПЛА. Цей пристрій може бути зйом-ним або стаціонарним. У стаціонарно-му приладі має бути передбачено канал зйому накопиченої інформації у зо-внішні пристрої після посадки БПЛА);

• пристрій зберігання видової інформації.

Рис. 3 Бортова схема системи управління БПЛА

32


До складу приладу детального огляду з поворотним пристроєм входять: телевізій-на камера детального огляду з вузькополим об’єктивом і трикоординатний поворот-ний пристрій, за допомогою якого відбува-ється поворот камери по курсу по коман-дам оператора для детального аналізу кон-кретної ділянки місцевості. Для забезпе-чення роботи в умовах пониженого освітлення прилад може бути доповнено телевізійною камерою на мікроболоме-тричній матриці з вузькополим об’єктивом. Також можливо замінити телевізійну каме-ру на цифровий фотографічний апарат, що у свою чергу дасть змогу використовувати БПЛА для проведення аерофотозйомки при повороті оптичної осі цифрового фо-тографічного апарату в надир. Передача видової та телеметричної інформації у ре-альному масштабі у межах радіовидимості мають забезпечувати радіолінії видової й телеметричної інформації [4].

Бортова електронно-обчислювальна ма-шина – прилад формування сигналів управ-ління, який складається з програмного бло-ку, приладу обміну інформацією і з обчис-лювальних блоків. БЕОМ організовує про-цеси обміну інформацією між елементами системи управління БПЛА і приймає рішен-ня про керування БПЛА, завдяки зміні або корегуванню сигналів, які керують автопі-лотом, за допомогою закладених у неї алго-ритмів. Структурна схема управління БПЛА зображена на рис. 3 [1], на якому:

1 – антенний прилад; 2 – передатчик; 3 – приймач; 4 – синхронізатор; 5 – прилад обробки сигналів;6 – БЄОМ;

7 – автопілот; 8 – дальномір; 9 – пульт достартової підготовки і вводу

польотного завдання; 10 – фільтр стиснення сигналів; 11 – пороговий пристрій; 12 – прилад фіксації координат; 13 – перший перемикач; 14 – другий перемикач; 15 – третій перемикач; 16 –прилад фіксації максимума; 17 – блок формування порогу [1].Автопілотом прийнято називати систе-

му автоматичного керування літальним апаратом. Вони входять до складу інте-грованих систем навігації й керування БПЛА. Разом з функціями керування, вони мають додаткові функції управлін-ня бортовою апаратурою. Безпілотні лі-тальні апарати зазвичай розглядають як системи другого порядку, у яких реалізу-ються зворотні зв’язки щодо положення й швидкості. Принцип керування БПЛА полягає у формуванні вектора входу

зі зміною вектора виходу сис-теми (рис. 4) [3]. Вектор станів об-межується вихідними координатами

системи й швидкостями їхніх змінних [3].

Система виробляє повне навігаційне рі-шення по координатам і кутам орієнтування, завдяки тому, що до будови автопілоту вхо-дять (рис. 4 ) [3] тріади інерційних датчиків та барометричний висотомір з трьохосним магнітометром, які комплексують дані цих датчиків з даними GPS приймача. На рис. 4 показано: 1 – магнітний компас, 2 - бароме-тричний датчик швидкості, 3 – барометрич-ний датчик висоти, 4 – ультразвуковий дат-чик висоти, 5 – система супутникової наві-

Рис. 4 Принцип керування БПЛА Рис. 5 Типова структурна схема автопілоту

Центральний обчислювальний модуль

33


гації, 6 – гіровертикаль, 7 – гіродатчик гори-зонту, 8 – виконавчі механізми [4].

Пункт керування БПЛА (рис. 6 [4]) скла-дається з наземних технічних засобів керу-вання безпілотним апаратом та його спеці-ального обладнання, засобів обробки по-льотної, розвідної та іншої інформації [1].

Забезпечити розв’язання широкого спек-тру завдань з моніторингу місцевості і райо-нів, які вважаються важкодоступними для людини, в інтересах народного господар-ства дає можливість досліджена будова БПЛА. Застосування телевізійних камер у складі бортового обладнання дає змогу за-безпечити високу роздільну здатність і де-тальний моніторинг поверхні в режимі ре-ального часу в умовах гарного освітленості.

Однією з найважливіших характеристик, які дозволяють визначити експлуатаційні можливості комплексу управління безпі-лотними літальними апаратами є можли-вість забезпечення стійкого зв’язку.

За рівнем оснащення деякі БПЛА не по-ступаються літакам і управління БПЛА є складною задачею, що потребує спеціаль-них знань та навичок. Діючий Класифіка-тор професій − ДК 003:2010 містить назву професії «оператор наземних засобів керу-вання безпілотним літальним апаратом» (код 3144) [7], що є достатнім при викорис-танні малорозмірних БПЛА. За умов вико-ристання більш складних БПЛА будуть необхідні інші спеціалісти – оператор бор-тового радіоелектронного обладнання, технік по обслуговуванню БПЛА та ін.

Підсумовуючи відзначимо, що розвиток БПЛА потребує не тільки удосконалення технічних засобів, а й вивчення особливос-тей діяльності операторів керування БПЛА.

Отже, провівши узагальнений аналіз розвитку та застосування БПЛА можна впевнено наголосити, що безпілотними є одним з найбільш перспективних напрямів для вирішення різноманітних проблем щодо вдосконалення моніторингу, прогно-зування небезпечних ситуацій різного ха-рактеру, що значно покращить організацію їх попередження, завчасно вжити необхід-них заходів для їх запобігання чи посла-блення руйнівної сили. Застосування без-пілотних літальних апаратів з корисним навантаженням до 50 кг, станціями назем-ного управління та широким спектром ін-струментальних засобів моніторингу, ви-явлення та розвідки НС дасть змогу зна-чно зменшити часові витрати на організа-цію і здійснення запобіжних заходів або пошуково-рятувальних робіт.

Список використаних джерел1. Беспилотныелетательныеаппараты: Методики пр

иближенныхрасчетовосновныхпараметров и ха-рактеристик / В.М. Иьюшко, М.М. Митрахович, А.В. Самков и др. ; Подобщ. ред. В.И. Силкова. – К. : ЦНИИ ВВТ ВС Украины, 2009. – 302 с

2. Глотов В., Церклевич А. Аналіз і перспективи аероз-німання з безпілотного літального апарата // Вісник Національного університету «Львівська політехні-ка». – Сер.: Сучасні досягнен- ня геодезичної науки та виробництва. – Львів : Вид-во НУ «Львівська політехніка». – 2014. – Вип. І (27). – С. 131-136.

3. Синтез спостерегачів стану у складі безпілотних літальних апаратів Аблесімов О.К., Гончар А.Ю. // Електроніка та системи управління. -2011. - №3(29) – С. 60-64.

4. Системыавтоматическогоуправления БПЛА Лос-кутников А.А., Сенюшкин Н.С., Парамонов В.В. // Молодойученый. — 2011. — №9. — С. 56-58.

5. Xарченко О.В. Розвідувальні безпілотні авіаційні комплекси у єдиній системі повітряно- го спо-стереження в Україні / О.В. Xарченко, С.О. Бого-славець // Збірник наукових праць державного науково-дослідного ін-ту авіації. – 2013. – Вип. 16. – С. 6-12.

6. Средствауправления мини и микро- бпла. В. И. Кор-тунов, А. В. Мазуренко. // Радіоелектронні і комп’ютерні системи, - 2016, № 1 (75). – С. 45-55.

7. Класифікатор професій ДК 003:2010. – Режим до-ступа: http://www.dk003:2010

Рис. 6 Пункт керування БПЛА

34


История происхождения и формирова-ния одежды ведет свое начало с ранних времен развития человечества. В опреде-ленный период развития в обществе фено-мен костюма полностью охватывает одеж-ду, ткани, разные украшения, причёску и т.д. для разных социальных групп отдельно взятых государств. С этой точки зрения грузинская национальная одежда с боль-шой вероятностью является важнейщим памятником духовной и материальной культуры страны.

Несмотря на сложную историческую си-туацию в стране, грузинская национальная одежда в процессе многовекового форми-рования успешно сохранила традиции на-рода, своеобразный облик, художествен-ную индивидуальность и своеобразный грузинский характер.

В процессе сохранения будущими поко-лениями национальной одежды, как па-мятника материальной культуры страны, важным аспектом является исследование

особенностей её конструктивного и техно-логического проектирования. В настоящее время очень часто наблюдается изменение форм и методов проектирования нацио-нальной одежды и активно развивается процесс стилизации. Следствием всего этого является то, что постепенно меняя облик костюма, происходит все большее удаление от оригинала. Этот вопрос стано-вится все более актуальным с учётом того факта, что большая часть музейных экспо-натов национальных костюмов поврежде-ны, подвергались реставрации неоднократ-но, следовательно, контакт с ними весьма ограничен.

С точки зрения изготовления максималь-но идентичных оригиналу образцов, стало необходимо проводить комплексные иссле-дования особенностей конструктивного и технологического проектирования музей-ных экспонатов национальной одежды.

Грузинская мужская национальная одеж-да «чоха», как и в общем одежда, имеет

ПОД-СЕКЦИЯ 12. Технологии материалов и изделий текстильной и легкой промышленности

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГРУЗИНСКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ МУЖСКОЙ ОДЕЖДЫ

Датуашвили Мерб ВажаевичПрофессор, к.т.н., Академический доктор. Государственный университет Ак. Церетели, ГрузияДолиде Нино АлександровнаПрофессор, к.т.н., Академический доктор. Государственный университет Ак. Церетели, ГрузияЧиргадзе Кетеван АверионовнаАкадемический доктор Государственный университет Ак. Церетели, Грузия

В статье рассмотрены вопросы проектирования грузинской национальной одежды. В процессе сохранения будущими поколениями национальной одежды, как памятника мате-риальной культуры страны, важным аспектом является исследование особенностей её конструктивного и технологического проектирования. Результаты проведенных иссле-дований дают возможность сохранить уникальность образца материальной культуры страны в первозданном виде.

Ключевые слова: одежда, национальная одежда.Keywords: Clothes. National Attire.

35


сложную пространственно-объемную фор-му. Исходя из функционального назначе-ния, «чоха» состоит из минимально необ-ходимых (полочка, спинка, рукав) и деко-ративных (складки, клапаны, ремни, укра-шения и др.) элементов. Все составные элементы формы «чохи», несомненно, под-чиняются общим законам архитектоноки и успешно устанавливают единую, гармо-ничную целостность.

Среди множества разновидностей одеж-ды, распространенной в Грузии, для муж-ской национальной одежды «чоха» типич-ным является конструкция со вставками «чаки». «Чоха» с «чаками» являлась повсед-невной и всесезонной верхней одеждой; прилегающими и полуприлегающими си-луэтами; длиной чуть ниже колен; наполо-вину отрезанная по линии талии застеги-валась на пуговицы, крючки или петли из сутажа («хрики») до линии талии. «Чоха» обрабатывалась на подкладке до линии та-лии и оформлялась вязанными вручную разноцветными полосками («чафариши», «каитани»). Полочка состоит из цельно-кроенной передней части и переходящего на спинку бочка; ниже линии талии полоч-ка заканчивается вставками («чаки»); ли-ния горловины треугольная; в области гру-ди оформляется накладными гофрирован-ными деталями с восемью декоративными элементами («сакиле»). Центральная часть спинки цельнокроенная, ниже линии та-лии со вставками. В месте соединения

вставок полочки и спинки в верхней части проектируется имитация кармана (про-рез), а внизу шлицы. Рукава втачные руба-шечного типа, одношовные до линии за-пястья; низ рукава с внутренной стороны обрабатывается обтачкой из подкладочно-го материала.

Отличие между «чохами» в разных угол-ках страны, в основном, заключается в степени прилегания, количестве, габарит-ных формах и размерах основных и деко-ративных деталей. Качественные показате-ли и внешный вид как общей одежды, так и национальной одежды «чоха», зависят от многих факторов, среди которых наиболее важным является конструктивное проек-тирование составных деталей.

Рациональный подход к вопросу кон-структивного проектирования «чохи», в первую очередь, требовал провести иссле-дование силуэтной формы и конструктив-ных прибавок музейных экспонатов. Ана-лиз результатов исследований показал, что мужская «чоха», в основном, характеризу-ется большой приталенностью, но встреча-ются и свободные силуэтные формы. На основе исследований конструктивных при-пусков и особенностей процессов их пере-распределения по всему периметру, были разработаны рекомендации, обеспечиваю-щие высокие эргономические показатели конструкции (табл.1).

Было установлено, что конструктивные припуски по обхвату плеч (∆пл) для узких

Таблица 1 Припуски по основным конструктивным поясам

Силуэт

Пр

ип

ус

к(∆

гр),

см

.

Перераспределение-∆гр по периметру

По линии талии (∆тал),см.

По линии бедра (∆бед),см.

по с

пинк

е

по п

ройм

е

по п

олоч

ке

Тонк

ая ш

ерст

ь

Груб

ая ш

ерст

ь

Тонк

ая ш

ерст

ь

Груб

ая ш

ерст

ь

% % %Прилегающий 4-5 30 55 15 4,2-4,7 4,8-5,3 2,2-3 2,5-3Полуприлегающий 6-7 30 45 25 6,5-8,5 7,5-8,5 3,5-4 ≥4Прямой и свободный

9-10 30 45 25 ≥8,5 ≥8,5 ≥4,5 ≥5

36


рукавов равняются 5-6 см., для прямых рукавов 6-8 см., для расширенных 9-11 см.

Несмотря на разнообразие форм было определено, что конструктивное проекти-рование «чохи» целесообразно на основе одной универсальной базисной основе с учетом припусков и модельных особен-ностей. С этой точки зрения с помощью методов конструирования одежды было осуществлено конструкторское проекти-рование различных видов «чоха». В дан-ной работе представалены конструктив-ные чертежи мужской «чохи» из шести видов вставок и виды строчек из ручных стежков (рис.1).

Отзывы на проделанную работу показы-вают, что представленные выше методы проектирования мужской традициональ-

ной одежды, несомненно, внесут ценный вклад в дело популяризации грузинской национальной одежды, которая будет до-ступна для широкой общественности. Ре-зультаты проведенных исследований дают возможность сохранить уникальность об-разца материальной культуры страны в первозданном виде.

Статья печатается при содействии национального научного фонда Грузии им.Ш.Руставели.

Список литературы1. Этнографический словар грузинской материаль-

ной културы. Меридиани, Тбилиси:-623 с.2. Traditional Georgian Attire 18th-20th Centuries.

Georgian National Museum, Samoseli Pirveli, Shota Rustaveli Science Foundation. Tbilisi: 2015.-303.

3. Т.В.Медведева. Художественное конструирова-ние одежды. Москва: 2010. -462с.

Рис.1. Конструкция мужской «чохи» из шести вставок, комплект лекал и схемы технологической обработки

37


Многие задачи физики, механики приводят к исследованию дифференциальных урав-нений в частных производных второго порядка. Так, например, при изучении различных видов волн: электромагнитных, звуковых и других колебательных явлений приходят к волновому уравнению. В общем виде его можно записать в следующем виде:

где скорость распространения волны в данной среде. В одномер-ном случае это уравнение примет вид

которое является уравнением вынужденных колебаний однородной струны [1, с. 12]. В одномерном случае рассмотрим уравнение струны [2, с. 26]:

(формула 1)Задача Коши. Найти решение данного уравнения, удовлетворяющее начальным

условиям: (формула 2)

(формула 3)

Приведем данное уравнение к каноническому виду. Для этого составим уравнение ха-рактеристик:

где . Вычислим [1, с. 52]. Следователь-но, уравнение (ф. 1) является уравнением гиперболического типа. Тогда

ПОД- СЕКЦИЯ 6. Математика.

ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПОСТОЯННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

Мухаметова Алия КаримовнаСтудентка 4 курса группы МИ-41 факультета математики и информационных технологий Стерлитамакский Филиал Башкирского Государственного Университета Научный руководитель: к.ф.-м.н. доцент кафедры математического анализа факультета математики и информационных технологий Стерлитамакский Филиал Башкирского Государственного Университета Сабитова Ю.К.

Ключевые слова: дифференциальные уравнения в частных производных, уравнение струны, уравнение гиперболического типа, метод характеристик, канонический вид уравнения.

Keywords: differential equations in partial derivatives, the string equation, equation of hyperbolic type, method of characteristics, the canonical form of the equation.

38


Отсюда интегрируя, получим:

(формула 4)Прямые, заданные уравнениями (ф. 4), представляют с собой два семейства различных

вещественных характеристик. Введем новые переменные:

и вычислим производные , и [1, с. 54]:

Подставляя эти производные в уравнение (ф. 1), получим канонический вид уравнения (ф. 1):

(формула 5)

Общее решение уравнения гиперболического типа в характеристических координатах имеет вид: (формула 6)

Чтобы найти общее решение уравнения (ф. 1) в прямолинейных координатах, вернем-ся в формуле (ф. 6) к старым переменным x и y:

(формула 7)

Произвольные функции f и g найдем, удовлетворив функцию (ф. 7) начальным услови-ям (ф. 2) и (ф. 3). Таким образом, для нахождения неизвестных функций f и g получим систему функциональных уравнений:

39


В первом уравнении системы выразим и подставим во второе уравнение. Тогда получим:

Во втором уравнении системы получим:

Подставив найденную функцию в первое уравнение системы, получим:

Найденные функции и подставим в (ф. 7) и получим:

Таким образом, решением уравнения (ф. 1) является:

(формула 8)

Проверим начальные условия (ф. 2) и (ф. 3). В формуле (ф. 8) положим тогда будем иметь

следовательно, условие (ф. 2) выполнено. Проверим условие (ф. 3). Для этого найдем производную по от функции (ф. 8):

Отсюда при будем иметь

Таким образом, условие (ф. 3) также выполнено. Тем самым, существование решения задачи Коши для уравнения струны обосновано.

Рассмотри это же уравнение (ф. 1), только удовлетворяющее другим начальным усло-виям: (формула 9)

(формул 10)Общее уравнение (ф. 7) останется таким же. Произвольные функции и найдем, удовлетворив (ф. 7) начальным условиям (ф. 9)

и (ф. 10), и составив систему:

40


Выразим из второго уравнения и проинтегрируем обе части. Получим:

Подставим полученное уравнение в первое уравнение системы и полу-

чим: . Подставив найденную функцию в ,

получим: .Подставляя найденные функции и в общее решение (ф. 7), получим решение

уравнения (ф. 1), удовлетворяющее условиям (ф. 9) и (ф. 10): (формула 11)

Проверим начальные условия (ф. 9) и (ф. 10). В формуле (ф. 11) положим , тогда получим

следовательно, условие (ф. 9) выполнено. Проверим условие (ф. 10). Для этого найдем производную по от функции (ф. 11):


Таким образом, условие (ф. 10) также выполнено. Тем самым, существование решения задачи Коши для уравнения струны обосновано.

Список используемой литературы:1. Сабитов К.Б.. Уравнения математической физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2003.-255 с.2. Сабитова Ю.К. Уравнения математической физики/ Учеб. – метод. пособие. – Стерлитамак: Стерлитамак-

ский филиал БашГУ,2014. – 91с.

41



ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПЕРЕМЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

Зайнуллин Рафаэльстудент Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета

Ключевые слова: дифференциальные уравнения; характеристическое уравнение; ме-тод характеристик; уравнение гиперболического типа; задача Коши.

Найти решение уравнения [2]:

(1)С начальными условиями:

(2)

(3)

Определим коэффициенты уравнения A, B и C

Далее вычислим при любом . Значит, уравнение (1) является

уравнением гиперболического типа на плоскости .Согласно теории [1] составляем уравнение характеристик:

Отсюда в силу найдем:

Интегрируя последние уравнения, имеем

42


Введем новые независимые переменные ξ и η по формулам:

(4)

причем Якобиан перехода должен быть отличен от нуля

Далее вычислим производные по формулам:

и подставляем в уравнение (1):

Получим канонический вид уравнения:

43


(5)Общее решение определяется как

(6)где f и g - произвольные, один раз непрерывно дифференцируемые на числовой пря-

мой функции. Возвращаясь в формуле (6) к старым переменным по равенствам (4), найдем общее решение данного д.у. (1)

(6)

Далее по начальным условиям (2) имеем:

Составим систему уравнений:

Выразим из первого уравнения системы:

Из второго:

Интегрируя последнее получим

Далее приравнивая получим

Отсюда

Подставляя в первое уравнение системы найдем

Теперь можем выразить конечное решение (6):

44


То есть в итоге решением уравнения (1) с начальными условиями (2) и (3) является:

(8)Найдем частные производные полученной функции:

Подставим в уравнение (1) для проверки:

По основному тригонометрическому тождеству второй сомножитель обращается в нуль, следовательно и все уравнение обращается в нуль. Т.е. полученная функция (8) об-ращает уравнение (1) в тождество.

Проверим начальные условия задачи (2) и (3). В полученной функции (8) положим тогда:

Условие (2) выполнено. Далее для проверки условия (3) найдем частную производную функции (8) по переменной :

Положим тогда:

Таким образом условие (3) также выполнено и следовательно полученная функция, обращающая в тождество уравнение (1), является его решением.

Список литературы:1. Сабитов К.Б. Уравнения математической физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2003. – 255 с.2. Сабитова Ю.К. Уравнения математической физики/ Учеб. – метод. пособие. – Стерлитамак: Стерлитамак-

ский филиал БашГУ, 2014. – 91с.

45



ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА С ПЕРЕМЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

Казакова Евгения АндреевнаСтудентка 4 курса группы МИ41 Факультета математики и информационных технологий Стерлитамакский Филиал Башкирского Государственного Университета Научный руководитель: к.ф.-м.н., доцент кафедры математического анализа факультета математики и информационных технологий Стерлитамакского Филиала Башкирского Государственного Университета Сабитова Ю.К.

Ключевые слова: дифференциальные уравнения в частных производных, уравнение струны, уравнение гиперболического типа, метод характеристик, канонический вид уравнения.

Keywords: differential equations in partial derivatives, the string equation, equation of hyperbolic type, method of characteristics, the canonical form of the equation.

К исследованию дифференциальных уравнений в частных производных второго по-рядка приводят многие задачи физики и механики. Так, например, при изучении различных видов волн: звуковых, электромагнитных и других колебательных явлений приходят к волновому уравнению

где – скорость распространения волны в данной среде [1, 12].Рассмотрим уравнение струны [2, 26]

(формула 1)

Задача Коши. Найти решение уравнения (ф.1), удовлетворяющее начальным условиям:

(формула 2)

(формула 3)где и – заданные достаточно гладкие функции.Приведем уравнение к каноническому виду. Для этого составим уравнение характе-

ристик:

где Вычислим дискриминант:

Следовательно, уравнение (ф.1) является уравнением гиперболического типа. Уравне-ния гиперболического типа имеют два различных семейства вещественных характерис-

46


тик, вычисляемых по формуле:

С учетом значений наших коэффициентов получим:

Отсюда, интегрируя получим:

(формула 4)

Прямые, заданные уравнениями (ф.4), представляют собой два семейства вещественных характеристик уравнений струны. Введем новые переменные

Вычислим производные функции по новым переменным и , применяя теоремы о дифференцировании сложной функции [1, 54]:

Подставляя эти производные в уравнение (ф.1), получим канонический вид:

Общее решение уравнения гиперболического типа в характеристических координатах имеет вид:

(формула 5)

Чтобы найти общее решение уравнения (ф.1) в прямолинейных координатах в форму-ле (ф.5) перейдем к старым переменным и :

47


Тогда производная по переменной будет иметь вид:

Для нахождения неизвестных функций и получим систему уравнений:

Из второго уравнения системы выразим функцию и проинтегрируем:

Выразим из первого уравнения системы функцию и подставим полученное зна-чение функции :

Подставляя найденные функции f(x) и g(x) в формулу (ф.5), получим:

Таким образом, уравнение (ф.1) имеет решение:

Здесь, объединяя интегралы, окончательно найдем решение задачи Коши:

(формула 6)

Проверим начальные условия задачи (ф.2) и (ф.3). В формуле (ф.6) положим , тогда будем иметь

48


следовательно, условие (ф.2) выполнено. Проверим условие (ф.3). Для этого найдем производную по переменной от функции (ф.6):


таким образом, условие (ф.3) также выполнено. Тем самым, существование решения задачи Коши для уравнения струны обосновано.

Список используемой литературы:1. Сабитов, К.Б. Уравнения математической физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2003. – 255 с.2. Сабитова, Ю.К. Уравнения математической физики/ Учеб. – метод. пособие. – Стерлитамак: Стерлита-

макский филиал БашГУ, 2014. – 91с.

49



РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА

Рашитова Айгуль ИльгизовнаСтудентка 4 курса группы МИ-41 факультета математики и информационных технологий Стерлитамакский Филиал Башкирского Государственного Университета Научный руководитель: к.ф.-м.н., доцент кафедры математического анализа факультета математики и информационных технологий Стерлитамакского Филиала Башкирского Государственного Университета Сабитова Ю.К.

Ключевые слова: дифференциальные уравнения в частных производных второго по-рядка, уравнение гиперболического типа, метод характеристик, канонический вид урав-нения.

Keywords: second order differentiable equations, equation of the hyperbolic type, method of characteristics, the canonical form of the equations.

К исследованию дифференциальных уравнений в частных производных второго по-рядка приводят некоторые задачи механики. Например, при изучении звуковых, электромагнитных и других колебательных явлений приходят к волновому уравнению

где , – скорость распространения волны в данной среде. Это уравнение в одномерном случае будет иметь вид

которое является уравнением вынужденных колебаний однородной струны [1, с. 12]. В одномерном случае рассмотрим уравнение струны [2, с. 26]:

(формула 1)Задача Коши: Найти решение данного уравнения, удовлетворяющее начальным

условиям: (формула 2)

(формула 3)Задача Коши для уравнения струны является математической моделью физической за-

дачи о колебаниях настолько большой струны, что влияние ее концов уже не сказывается на колебаниях других точек струны. По этой причине в этой задаче отсутствуют граничные условия.

Приведем уравнение (ф. 1) к каноническому виду. Для этого составим уравнение ха-рактеристик

где Следовательно, уравнение (ф. 1) уже имеет канонический вид. Выполним замену . Уравнение (ф. 1) примет вид:

50


Решим это уравнение:

Откуда:

Cделаем обратную замену

(формула 4)Проинтегрируем (ф. 4) по переменной и получим

Общее решение уравнения гиперболического типа имеет вид:

(формула 5)где Решение задачи (ф. 1) – (ф. 3) построим на основании общего решения (ф. 5).

Произвольные функции и найдем, удовлетворив функцию (ф. 5) начальным услови-ям (ф. 2) и (ф. 3):

Таким образом, для нахождения неизвестных функций и получим систему функциональных уравнений:

(формула 6)

Из второго уравнения системы (ф. 6):

(формула 7)

Подставим (ф. 7) в первое уравнение системы (ф. 6):Выразим из последнего равенства:

(формула 8)

51


Найденные функции (ф. 7) и (ф. 8) подставим в общее решение (ф. 5):

Таким образом, уравнение (ф. 1) имеет решение:

(формула 9)

Проверим начальные условия (ф. 2) и (ф. 3). В формуле (ф. 9) положим , тогда получим:

следовательно, условие (ф. 2) выполнено. Проверим условие (ф. 3). В формуле (4) положим , тогда получим:Таким образом, условие (ф. 3) также выполнено. Тем самым, существование решения

задачи Коши для уравнения струны обосновано.

Список используемой литературы:1. Сабитов, К.Б. Уравнения математической физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2003.-255 с.: ил.2. Сабитова, Ю.К. Уравнения математической физики / Учеб. – метод. пособие. – Стерлитамак: Стерлита-

макский филиал БашГУ, 2014. – 91с.

52


ПОД-СЕКЦИЯ 8. Физика.

ТЕОРИЯ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В СТАТИЧЕСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ДЛЯ КРИСТАЛЛОВ БЕЗ ЦЕНТРА ИНВЕРСИИ

Чернышов Николай Николаевичкандидат технических наук, старший научный сотрудник, докторант кафедры ИВСУМохаммад Амин Фалех Алкхавалдехаспирант кафедры МЭПУСлюсаренко Александр Андреевичстудент 3-го курса кафедры МЭПУ Харьковский национальный университет радиоэлектроники

АннотацияВ работе получена в статическом пределе четная по электрическому полю поправка к

току, связанная с отсутствием центра инверсии кристалла. Рассмотрено случай невырожденного электронного газа. Циркулярный фотогальванический эффект в этом пределе отсутствует. Практическое значение работы заключается в использовании метода квантового кинетического уравнения. Исследование рассеяния электронов выполнялось за рамками борновского приближения. Вначале было получено квантовое кинетическое уравнение с учетом поправок к борновскому приближению, а затем оно ре-шалось итерациями по нечетному интегралу столкновений.

Ключевые слова: фотогальванический эффект, рассеяние электронов, борновское при-ближение, электрическое поле, интеграл столкновений.

Key words: photovoltaic effect, the electron scattering, Born approximation, the electric field, the collision integral.

В физике полупроводников считается, что плотность электрического тока j в сильном E является нечетной функцией. Это следует из приложения к кристаллу модели сплош-ной среды. Однако, с учетом анизотропии плотности тока j функция электрического поля E имеет нечетное значение. Это означает, что в разложении j по полю Е тензор и все тензоры нечетного ранга должны быть равны нулю. Из кристаллографии следует, что тензор нечетного ранга, не равен нулю в кристалле без центра инверсии. Равенство нулю

есть следствие предположения о четности вероятности рассеяния электронов. В этом предположении уравнение Больцмана имеет вид

(1)

разбивается на четную и нечетную функцию распределения [1;2]

.fI

fe m

)p

p

pE =∂∂

−±

(2)

Качественно статический предел можно проиллюстрировать моделью асимметричных рассеивателей-тетраэдров (рис.1).

53


Электроны, ускоренные полем E в го-ризонтальном направлении, рассеива-ются вверх. В низшем порядке получена равновесная функция распределения

. Из уравнения (2) следует, что для плотности тока j разлагается по нечетным степеням E. Однако если не является четной функцией, что может иметь место в кристаллах без центра инверсии. При разложении тока по электрическому полю E возможны члены, содержащие четные степени. В борновском прибли-жении вероятность перехода является четной. Для перехода за борновское при-ближение использован метод квантово-

го кинетического уравнения. Рассмотрим вероятность перехода для рассеяния электронов на фононах. С учетом гармонического приближения для гамильтониана электрон-фононного взаимодействия в низшем порядке по деформации кристалла получено урав-нение [3]

(3)

где −tc ,q матричный элемент электрон-фононного взаимодействия, t – номер ветви колебаний. В дальнейшем используется система единиц с . Следует учитывать по-правки включающие фонон-фононный гамильтониан и ангармонические поправки к гамильтониану электрон-фононного взаимо-действия. Учитывая малость фонон-фононного взаимодействия, поправками в первом порядке будем пренебрегать. Во вто-ром порядке по деформации кристалла гамильтониан взаимодействия электронов с фо-нонами

(4)

Матричный элемент ангармонического взаимодействия [4]

Гамильтониан ангармонического взаимодействия электронов с акус-тическими фоно-нами при 0→q состоит из нелинейного деформационного потенциала ( деформация кристалла) и нелинейного пьезо-потенциала. Первый из них приво-дит только к четным импульсным вкладам. Асимметрия оказывается связанной с нелинейными поправками по пьезопотенциалу. Рассмотрим нелинейный пьезопотенци-ал. E в пьезо-электрике с точностью до членов третьего порядка удовлетворяет нелиней-ному уравнению Пуассона [5;6]

(5)

Здесь тензор диэлектрических проницаемостей, нелинейная поляризуе-мость, пьезотензор, коэффициенты электрострикции, нелинейный пьезотензор.

Рис.1. Качественная модель квадратичных поправок к закону Ома

54


Электрон-примесному взаимодействию, дающему вклад в нечетную часть вероятности перехода, соответствует выражение [7]

(6)

где N – концентрация примесей. Нечетная часть этого выражения не обращается в нуль, если Фурье-компонента потенциала примесного центра

(7) не является четной функцией q.Нечетная часть определяется нечетными мультипольными момен-тами: дипольным

и октупольным.

ВыводВ работе построена математическая модель механизмов рассеяния электронов.

Проведены исследования заряженных примесей с мультипольными моментами и асим-метричного рассеяния электронов на акустических фононах. Поправки для вероятности перехода, содержащие асимметричные вклады, получены в рамках диаграммной техники Константинова-Переля в низшем порядке по концентрации электронов и пренебреже-нии влияния напряженности электрического поля на процесс соударений.

Литература1. Н.Н. Чернышов. Теория явлений переноса в электрическом поле для кристаллов без центра инверсии.

Фізична інженерія поверхні; т. 10, №1, НФТЦ, Харків, 2012. – С.96-101.2. Н.Н. Чернышов. Исследование кристаллов без центра инверсии на основании квантового кинетического

уравнения // Радиоэлектроника и информатика; №2, ХНУРЭ, 2013. – С.13-14.3. N.N. Chernyshov, N.I. Slipchenko, A.M. Tsymbal, K.T. Umyrov. The photogalvanic effect within spin resonance

in quantizing magnetic field // Фізична інженерія поверхні; т. 11, №4, НФТЦ, Харків, 2013. – C.427-430.4. R. Baltz. Theory of the anomalous bulk, photovoltaic effect in ferroelectrics. Phys. Stat. Sol., 1978, v.89, №62,

P.419-429.5. J.M. Doviak, S. Kothary. Optical rectification and photon drag in p-type GaAs at 10.6 m and 1.06 m. - Proceeding

Intern. Conf. on Phys. Semiconductors, Stuttgart, 1974. – P. 1257-1261.6. L. Landau, B. Lifshitz. On the theory of the photoelectromotive force in semiconductors. - Phys. Zeit. Sowjet.,

1936, v. 9, №5, P.475-503.7. A.F. Gibson, C.B. Hatch, M.F. Kiminit. Optical rectification and photon drag in n-type gallium phosphide. – J.

Phys C, 1977, v.10, №6, P.905-916.

55



РЕШЕНИЕ КВАНТОВОГО КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКА

Чернышов Николай Николаевичкандидат технических наук, старший научный сотрудник, докторант кафедры ИВСУМохаммад Амин Фалех Алкхавалдехаспирант кафедры МЭПУТрубицын Алексей Алексеевичаспирант кафедры БМИ Харьковский национальный университет радиоэлектроники

АннотацияВ работе показана схема решения квантового кинетического уравнения для повышения

фотогальванического эффекта. Установлено, что примесный безразмерный тензор отличен от нуля в кубических кристаллах без центра инверсии типа А3В5. В таких кристаллах су-ществуют равные компоненты, а четная часть тока обращается в ноль, если электрическое поле направлено вдоль одной из кристаллографических осей. При слабом электрическом поле квадратичная поправка составляет 10-2 от величины омического вклада. Практическое значение работы заключается в том, что получены уравнения для квадратичной поправки. Из уравнений видно, что она является конечной при отсутствии фононного рассеяния в от-личие от кубического члена в токе, определяемого релаксацией энергии электронов.

Ключевые слова: фотогальванический эффект, рассеяние электронов, кинетическое уравнение, электрическое поле, интеграл столкновений.

Key words: photovoltaic effect, the electron scattering, kinetic equation, the electric field, the collision integral.

Схема решения квантового кинетического уравнения Больцмана состоит в последова-тельности действий [1]:

интеграл столкновений разбивается на четную и нечетную части;• нечетная часть интеграла столкновений используется для теории возмущений, а чет-

ная часть считается изотропной;• четная часть интеграла столкновений зависит только от угла между начальными и

конечными импульсами;• делается приближение иерархии времени релаксации с учетом энергетической релак-

сации которая больше релаксации по импульсу ;• пренебрегая анизотропией, имеются уравнения для изотропной и нечетной по им-

пульсу электрона частей функции распределения;• эти решения подставляются в квантовое кинетическое уравнение с учетом анизо-

тропного рассеяния и рассчитывается электрический ток.Времена релаксации на фононах и примесях имеют вид

(1)

56


Здесь параметр упругости электрон-фононного взаимодейст-вия, s –

скорость звука. Безразмерный вектор Четный по электрическому

полю E вклад в ток j выражается через функции [2]

(2)

Функция P(i…k) – оператор суммирования; константы

N; N1 определены нормировкой Примесный

безразмерный тензор определяется эффективным октупольным моментом примеси

. Величина четвертого вклада равна [3]

(3)

В предельных случаях получаем [4;5]:

1. слабый разогрев, преобладает рассеяние на фононах

(4)

2. слабый разогрев, преобладает рассеяние на примесях

57


(5)

Векторная величина существует только в кристаллах с особенной полярной осью- в частности, во всех пироэлектриках и сегнетоэлектриках. Тензор отличен от нуля в более широком классе кристаллов, в частности, в кубических кристаллах без центра ин-версии типа А3В5. В этих кристаллах существуют равные друг другу компоненты

. В таких кристаллах четная часть тока обращается в ноль, если поле направлено по одной из кристаллографических осей. Заметим, что в слабых полях четная по полю часть тока начинается с квадратичных по (то есть по полю) поправок. В пределе сильных полей . Оценки показывает, что при слабом электрическом поле E квадратичная поправка может достигать 10-2 от величины омичес-кого вклада. В переменном электрическом поле E квадратичная поправка к закону Ома определяет стационарный ток фотогальванического эффекта, который выражается через амплитуду перемен-ного Е с коэффициентом 1/2 [6]. Квадратичная поправка к току не связана с разогревом электронов. Из уравнений (4) и (5) видно, что она оказывается ко-нечной при отсутствии фононного рассеяния в отличие от кубического члена в токе, определяемого релаксацией энергии электронов. В пиро-электрике E может привести к остыванию электронного газа. Тогда из условия для средней энергии электронов следует уравнение [7]

(6)

При получаем

(7)

При малом и изменение энергии электрона в Е отрицательно. При увеличе-нии поля изменение энергии становится положительным.

ВыводНа основании проделанных исследований в работе показаны возмож-ности изменения

температуры электронов по приложенному электрическому полю. Это дает пример ли-нейного скалярного отклика на векторную обобщенную силу. Четные отклики высших порядков приводят к возмож-ности стационарного тока при воздействии двух световых волн. Приложение электрического поля приводит к сдвигу аргумента функции распреде-ления по импульсам. В результате средняя энергия электронов увеличивается.




in quantizing magnetic field // Фізична інженерія поверхні; т. 11, №4, НФТЦ, Харків, 2013. – C.427-430.4. R. Baltz. Theory of the anomalous bulk, photovoltaic effect in ferroelectrics. Phys. Stat. Sol., 1978, v.89, №62, P.419-429.5. A.F. Gibson, C.B. Hatch, M.F. Kiminit. Optical rectification and photon drag in n-type gallium phosphide. –

J. Phys C, 1977, v.10, №6, P.905-916.

58



РАСЧЕТ ТОКА ПРИ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ В НЕРАВНОВЕСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ БЕЗ ЦЕНТРА ИНВЕРСИИ С УЧЕТОМ ЭЛЕКТРОН-ДЫРОЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Чернышов Николай Николаевичкандидат технических наук, старший научный сотрудник, докторант кафедры ИВСУ Харьковский национальный университет радиоэлектроники

АннотацияФотогальванический эффект в кристаллах без центра инверсии явля-ется частным

случаем переноса электрического заряда при отсутствии равновесия в несимметричных средах. Для возникновения электрического тока в таких средах необходимо существова-ние вектора, построенного из обобщенной силы и тензоров физических свойств матери-алов. Практическое значение работы заключается в том, что исследованы векторные отклики на тензорные и скалярные силы и скалярные отклики на векторные силы. В этом случае должно выполняться требование, чтобы симметрия допускала существова-ние соответствующего отклика.

Ключевые слова: фотогальванический эффект, центр инверсии, тензор физических свойств, векторные и скалярные отклики, волновые функции.

Key words: photovoltaic effect, inversion center, the physical properties of the tensor, vector and scalar response, the wave functions.

В борновском приближении вероятность перехода обладает сим-метрией . Поэтому для асимметрии при межзонных переходах приходится учитывать взаимодействие с третьим телом. Это уменьшает величину асимметрии и фотогальванического эффекта (ФГЭ). Но име-ется еще одна возможность увеличения ФГЭ – учет взаимодействия между электроном и дыркой в свободном состоянии. Это взаимодействие оказывает влияние на асимметрию меж-зонного перехода. Асимметрия может возник-нуть из-за асимметрии кристаллических волновых функций или потенциала взаимодействия между электроном и дыркой При отсутствии дисперсии потенциал электрон-дырочного взаимодействия четен по k [1]

(1)

Таким образом, нечетные по импульсу электрона поправки к взаимо-действию не воз-никают. Поэтому анизотропией диэлектрической проницае-мости будем пренебрегать. Причиной асимметрии вероятности перехода является асимметрия блоховских волновых функций электрона и дырки . При этом, в используемом прене-брежении зависимостью блоховских амплитуд от импульса асимметрия теряется. Для получения нечетных поправок к вероятности перехода между невырожденными зонами воспользуемся разложением по близости к нулю импульса возбуждаемых электронов и дырок. Уравнение для плотности тока примет вид

(2)

59


(3)

Индексы e и h относятся к электрону и дырке. Взаимодействие электрона с дыркой приводит к существенной зависимости тока от частоты при энергиях, которые находятся от края поглощения на величину [2].

Уравнение для векторного отклика, разложенного по обобщенным силам Fs – скаляр, Fis – вектор, Fijs – тензор 2 ранга (i – векторные индексы, s – нумерация типа силы) име-ет вид

(4)

Первое слагаемое описывает отклик на скалярную силу, в качестве которой выступают отклонение температуры или концентрации от равновесного состояния. В результате возникает поток частиц – электрический ток. Другой пример скалярной обобщенной силы – скорость изменения температуры со временем. Третье слагаемое описывает векторный отклик на тензорные силы. Например, вторые производные от температуры по координате. Качественно ток как отклик на изменение температуры Т со временем можно оценить исходя из того, что влияние его исчезает, если изменение T происходит медленнее, чем релаксирует энергия. Потому характерное неравновесие по энергии должно быть пропорционально . При рассеянии неравно-весных электронов может возникнуть векторная анизотропия функции распределения, приводящая к току. Эта анизотропия пропорциональна анизотропной части неупругой вероятности рассеяния. Она имеет порядок величины безразмерной степени анизотропии , умноженной на

. Результирующая плотность тока равна току, в расчете на электрон , умноженно-му на концентрацию носителей заряда и указанные факторы [3]

(5)

Этот эффект можно рассмотреть на примере полупроводника с полярной осью, эллипсоидальным энергетическим спектром, четно-анизотропным электрон-фононным взаимодействием и нечетно-анизотропным рассеянием на заряженных примесях. В ре-зультате для плотности тока, вызванной и , получено уравнение (статистика Боль-цмана) [4]

(6)

ВыводВ результате исследований установлено, что направление вектора плот-ности тока со-

впадает с полярной осью, а релаксационные точки наблюдаются в любых одноосных материалах. Наибольшую величину этого тока можно ожидать при быстром однородном нагреве или возбуждении электронов. Отношение релаксационного тока связано с про-изводной от концентрации по времени и описывается отношением времени релаксации по импульсу умноженному на отношение времени рекомбинации.

60





in quantizing magnetic field // Фізична інженерія поверхні; т. 11, №4, НФТЦ, Харків, 2013. – C.427-430.4. A.F. Gibson, C.B. Hatch, M.F. Kiminit. Optical rectification and photon drag in n-type gallium phosphide. –

J. Phys C, 1977, v.10, №6, P.905-916.

ZBIÓR ARTYKUŁÓW NAUKOWYCHконференция.com.ua/files/62_7.pdf · tour», 2017. - 60 str....

Documents

Transcript of ZBIÓR ARTYKUŁÓW NAUKOWYCHконференция.com.ua/files/62_7.pdf · tour», 2017. - 60 str....