№ 2 (71) февраль, 2020 г. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ОБОЛОЧЕЧНОГО СООРУЖЕНИЯ ПРИ СЕЙСМОВЗРЫВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Сафаров Исмоил Иброхимович профессор, Ташкентский химико-технологический институт Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: [email protected] Аблокулов Шерзоджон Зокир угли ассистент, Ташкентский химико-технологический институт Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: [email protected] Бутунов Жахонгир Рузиқулович ассистент, Альмалыкский филиал Ташкентского Государственного технического университета им. Ислам Каримова, Узбекистан, г. Алмалык Е-mail: [email protected] THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF THE VIBRATIONS OF AN UNDER- GROUND SHELL STRUCTURE UNDER SEISMIC AND EXPLOSIVE EFFECTS Ismoil I. Safarov Professor, Tashkent Institute of Chemical Technology Uzbekistan, Tashkent Sherzodjon Ablokulov Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology Uzbekistan, Tashkent Jakhongir Butunov assistant, Almalyk branchs of Tashkent State technical University named after Islam Karimov, Uzbekistan, Almalyk АННОТАЦИЯ В настоящей работе приведены результаты натурных экспериментальных исследований по изучению кар- тины распространения сейсмовзрывных волн в грунтовой среде, поведения сейсмонапряженного состояния под- земного сооружения типа цилиндрической тонкостенной оболочки, взаимодействующей с грунтом при сейсми- ческих воздействиях подземных мгновенных взрывов. Данная задача теоретически решена, полученные резуль- таты сравнены с экспериментальными. ABSTRACT This work presents the results of field experimental studies on the pattern of seismic blast waves propagation in the soil environment, the behavior of the seismic stress state of an underground structure, such as a cylindrical thin-walled shell interacting with the ground during seismic effects of underground instantaneous explosions. This problem is theo- retically solved and obtained results are compared with experimental ones. Ключевые слова: взрыв, сейсмический эффект, эксперимент, граммонит, образца. Keywords: explosion, seismic effect, experiment, grammonite, sample. ________________________________________________________________________________________________ Как известно, сейсмический эффект действия Во избежание приращения балльности рельефом подземного взрыва на подземное сооружение зави- для экспериментальной площадки выбрана относи- сит от многих факторов, особенно от физико-механи- тельно ровная местность, противоположная сторона ческих свойств грунта экспериментальной пло- которой обрамлена невысокими холмами. щадки, как в точке взрыва, так и в местах где уложено подземное сооружение [5, 8]. Методика проведения экспериментов, сведения о геологических и гидрогеологических условиях и дру- гие данные приведены в [1, 7, 4]. __________________________ Библиографическое описание: Сафаров И.И., Аблокулов Ш.З., Бутунов Ж.Р. Теоретико-экспериментальные исследование колебания подземного оболочечного сооружения при сейсмовзрывных воздействиях // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8890
№ 2 (71) февраль, 2020 г. При взрывах в качестве заряда ВВ (взрывчатого большой амплитуды. Сходство картины между про- вещества (ВВ)) был применен граммонит 79/21, ко- дольной и вертикальной составляющей состоит в торый во всех случаях инициировался детонирую- том, что обе осциллограммы колебания начинаются щим шнуром и электродетонатором мгновенного не с резкого наступления максимальной амплитуды. действия. Взрывы производились через осцилло- Особенностью колебательного движения сооруже- графы путем разрыва петли, которой оборачивался ния в поперечном направлении является то, что оно детонатор. начинается с резко выраженного пика, который соот- ветствует значению максимума. На основе записей Произведены взрывы с весом заряда ВВ 420- колебания сооружения были определены величины 7000кг. Взрывы были произведены с приближением декрементов затухания для каждой составляющей к исследуемым образцам. вектора смещения сооружения. Среднее значение де- крементов затухания для продольной составляющей Поскольку проведенные взрывы сильно различа- лись по весу, а зарегистрированные колебания грунта составляет прод =0,54; для поперечной – поп =0,68; и сооружения относятся к различным расстояниям от места взрыва, для сравнения результатов наблюде- и, наконец, для вертикальной составляющей – верт ния между собой был использован параметр Rпр – приведенное расстояние: =0,79. Если обратить внимание на средние значения ве- Rпр= R/ 3 С (1) личины декрементов затухания для каждой составля- здесь R соответствует эпицентральному расстоя- ющей и сравнить их между собой, то уместно следу- нию (м.); С – вес заряда ВВ(кГ). ющее неравенство: прод < поп < верт т.е. среднее На рис.1 приведены колебания подземного со- оружения в продольном, поперечном и вертикальном значение декремента затухания вертикальной состав- направлениях. Отсюда видно, что колебания подзем- ляющей больше, чем остальных. Если затухание ко- ного сооружения имеют не вполне правильные воз- лебания в горизонтальном направлении ( по оси ОХ) растающе-затухающие синусоиды, без каких-либо в большей степени обусловлено податливостью импульсивных наложений. Пик, соответствующий грунта или, другими словами, в этом направлении за- максимуму при малых приведенных расстояниях, тухание происходит за счет взаимодействия или пре- наблюдается в начале движения, т.е. колебания со- одоления энергии сцепления на контакте тела соору- оружения начинаются с очень резкого наступления жения и грунта, то на вертикальной составляющей затухание колебания сооружения обусловлено рассе- иванием энергии из-за значительной деформации грунта [6, 7]. Рисунок 1 Записи колебания подземного сооружения в продольном (а), поперечном (б) и вертикальном (в) направлениях На рис. 2 приведены зависимости абсолютных каждая составляющая изменяется по разным законам максимальных перемещений подземного сооруже- и они численно соизмеримы между собой. ния от приведенного расстояния. Отсюда видно, что 51
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Рисунок 2. Зависимость абсолютных максимальных перемещений подземного сооружения в трех взаимно перпендикулярных направлениях от приведенного расстояния: ∆ – вертикальное перемещение; • – продольное перемещение; Х – поперечное перемещение Получено подтверждение существования отно- концов при действии внешних сейсмических(сейсмо- сительных перемещений подземного оболочечного взрывных) нагрузок. Если принять закон взаимодей- сооружения и грунтовой среды в трех взаимно пер- ствия подземного испытываемого сооружения с пендикулярных направлениях. При этом заметим, окружающей средой упругим, то уравнения движе- что максимальные значения продольных и попереч- ния подземной цилиндрической оболочки сейсмиче- ных горизонтальных перемещений сооружения по ских воздействий будут иметь следующий вид: значению меньше, чем грунтовой среды. 2u 1 2u ( 2 1K 2) 2 Были аппроксимированы кривые зависимости 2 2 абсолютного смещения сооружения в трех взаимно перпендикулярных направлениях от приведенного W K R2u R2 ( 2u Ku0); расстояния. Были получены эмпирические формулы Д Д t 2 зависимости смещения подземного сооружения от веса заряда ВВ и эпицентрального расстояния в трех 2 2u 1 2 2 K 21 2 K2 2 взаимно перпендикулярных направлениях для каж- 2 2 2 2 дого компонента смещения: W K2 3W K2 3W K R 2 (6) для смещения в продольном направлений 2 Д U=9,29( 3 С / R )-0,988; или U=2,16e-0,069Rпр; (2) R2 2 Д t 2 ( KO ); для смещения в вертикальном направлений 3 2 2 2 W =141( 3 С / R )-1,67; или W=4,11e-0,067Rпр; (3) u K2 K2 W для поперечного смещения K2 3 W K 222W KZ R2 W 3 Д V=700( 3 С / R )-2,44; или V=7,8 e-0,13Rпр; (4) R2 ( 2W KZWO ); Д t 2 Анализ экспериментальных результатов позво- Систему дифференциальных уравнений (6) ре- лил получить зависимость смещения подземного со- шаем при следующих граничных условиях оружения веса заряда ВВ и эпицентрального рассто- яния до точек взрывов в виде: 0; и х (7) R А=С0,392e-0,012R (5) 0, wO 0, M1 N1 0; Приводим сейсмодинамический расчет подзем- В соответствии с граничными условиями свобод- ного сооружения, которое по геометрическим разме- ного опирания концов (7). Компоненты перемещения рам можно рассматривать как тонкостенную цилин- точек подземной круглой оболочки выберем в виде дрическую оболочку. Рассмотрим вынужденные колебания подземной цилиндрической оболочки со свободным опиранием 52
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Подставляя (8) в (9) и решая систему дифферен- циальных уравнений (6) методом Бубнова-Галер- кина, получаем систему обыкновенных дифференци- альных уравнений и, решая далее полученную си- стему уравнений методом Рунге-Кутта, определяем неизвестные коэффициенты n ( ), n ( ),n ( ) и (8) с помощью систем уравнений определяем значения u, v, w. Результаты вычислений перемещений цилин- где дрической оболочки в пространстве сопоставление их с экспериментально полученными результатами F1n cos cosn, приведены в табл.1. F2n sin sin n n, m 1,3,5,.... (9) Сопоставление вычисленных теоретических и за- F3n sin cos n, регистрированных экспериментальных значений пе- ремещений в трех взаимоперпендикулярных направ- лениях показало, что теоретически полученные зна- чения удовлетворительно совпадают с эксперимен- тально измеренными результатами. Таблица 1. Результаты вычислений перемещений цилиндрической оболочки в пространстве сопоставление их с экспериментально полученные результаты Вес ВВ Эпиц. Перемещение Отн. Перем. в верт Отн. Перемещ. в Отн. (кГ) расст. в попер. ошибка % направления ошибка прод. ошибка направления % направл. % (мм) Rпп теор. знач экс. знач теор. экс. теор. экс. 5140 250 14,5 1,06 1,00 5,6 1,23 2,01 38,8 0,83 0,91 8,8 2520 200 14,7 0,66 0.86 23,3 0,87 1,06 17,9 0,69 0,55 25,5 6540 300 16,0 0,89 0,95 9,5 1,03 1,65 37,6 0,48 0,78 38,5 2900 350 24,54 0,54 0,86 32,7 0,63 0,95 33,4 0,34 0,43 3,9 890 350 36,4 0,18 0,31 41,9 0,21 0,3 30,0 0,17 0,12 41,7 Проведен сейсмодинамический расчет подзем- состояния) подземного сооружения при действиях ного сооружения, испытываемого в натурно-полевых подземных взрывов. Имея данные анализа результа- условиях сейсмовзрывным методом. Геометрические тов натурных экспериментов можно легко прогнози- размеры данного сооружения соответствуют тонко- ровать поведения подземных сооружений при дей- стенной цилиндрической оболочке. ствиях сейсмических волн. Теоретически вычислены перемещение испыты- Заключения: Обработка экспериментально по- ваемого сооружения в трех взаимноперпендикуляр- лученных данных позволила получить эмпириче- ных направлениях и теоретически полученные ре- скую зависимость смещения сооружения от эпицен- зультаты сопоставлены с экспериментальными. трального расстояния и веса заряда ВВ в виде формул (2), (3) и (4). С помощью этих выражений можно про- Сопоставление вышеуказанных результатов по- гнозировать поведения подземных тонкостенных со- казывает удовлетворительное совпадение. Относи- оружений, находящихся под действием сейсмо- тельные ошибки при этом составляют 3,9-41,7%, а их взрывных волн. Расчеты показали, что с достаточной среднее значение 23,7%. точностью зависимость (4) может быть использована при оценке сейсмической интенсивности сейсмо- Результаты натурных экспериментов позволяют взрывных воздействий. сделать вывод о существенном влиянии поведения грунтовой среды на колебания (сейсмонапряженного Список литературы: 1. Мубараков Я.Н. Сейсмодинамика подземных сооружений типа оболочек. — Ташкент : Фан, 1987. — 192 с. 2. Рахманов Б.С. К вопросу прогнозирования поведения подземного сооружения при действиях сейсмовзрыв- ных волн // Международный сборник научных трудов Новосибирского государственного аграрного универ- ситета. — Новосибирск, 2006. — С. 149–152. 3. Рахманов Б.С., Сагдиев Х.К., Фасахов В.Г. Экспериментальное исследование поперечного колебания под- земного сооружения при сейсмовзрывных воздействиях // Проблемы механики. — 2007. — № 3. 53
№ 2 (71) февраль, 2020 г. 4. Сафаров И.И., Умаров А.О. Воздействие продольных и поперечных волн на цилиндрические слои с жидко- стью // Вестник пермского университета. Математика. Механика. Информатика. — 2014. — Вып. 3 (26). — С. 69–75. 5. Koltunov M.A., Mirsaidov M.M., Troyanovskii I.E. Transient vibrations of axissymmetric viscoelastic shells // Pol- ymer Mechanics. — Vol.14. — Iss.2. — P. 233–238. 6. Mathematical modeling of dynamic processes in a toroidal and cylindrical shell interacting with a liquid / I.I. Safarov, M.H. Teshayev, Z.I. Boltayev, M.Sh. Akhmedov. — Raleigh, North Carolina, USA : Open Sciense Publishing, 2018. — 223 p. 7. Safarov I.I., Teshaev M.Kh., Akhmedov M.S. Free Oscillations of a Toroidal Viscoelastic Shell with a Flowing Liquid // American Journal of Mechanics and Applications. — 2018. — № 6 (2). — 3749 р. / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.sciencepublishinggroup.com/j/ajmadoi:10.11648/j.ajma.20180602.11. 8. Melure G.M., Afferburg T., Pratier N.A. Analusis of Blast Effect on Pipelines.//Proc. ASCE, 1966, USA. 54
№ 2 (71) февраль, 2020 г. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕНЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ В ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНКАХ Онаркулов Максаджон Каримбердиевич преподователь, Ферганский государственный университет Республики Узбекистан Узбекистан, г. Фергана Отажонов Салим Мадрахимович профессор, Ферганский государственный университет Республики Узбекистан Узбекистан, г. Фергана Ботиров Кодир Абдуллаевич преподователь, Ферганский государственный университет Республики Узбекистан Узбекистан, г. Фергана Юнусов Нурзодбек науч. сотр., Ферганский государственный университет Республики Узбекистан Узбекистан, г. Фергана Мамаджонов Улугбек Мадаминзода студент, Ферганский государственный университет Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Фергана Каххорова Барчиной Абдурахмоновна студент, Ферганский государственный университет Республики Узбекистан. Узбекистан, г. Фергана DEVICE FOR STUDYING TENZE SENSITIVITY IN PHOTOSENSITIVE SEMICONDUCTOR FILMS Salim Otazhonov Professor, Uzbekistan Republic Fergana State University of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana Maksadjon Onarkulov Lecturer, Uzbekistan Republic Fergana State University of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana Kodir Botirov Lecturer , Uzbekistan Republic Fergana State University of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana Nurzodbek Yunusov Researcher, Uzbekistan republic Fergana state university of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana Ulugbek Mamadzhonov Studen,t Uzbekistan Republic Fergana State University of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana Barchina Kakhkhorova Student, Uzbekistan Republic Fergana State University of Fergana city University, Uzbekistan, Fergana __________________________ Библиографическое описание: Устройство для изучения тензочувствительности в фоточувствительных полупро- водниковых пленках // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Онаркулов М.К. [и др.]. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8805
№ 2 (71) февраль, 2020 г. АННОТАЦИЯ Разработано устройство, для изучения тензочувствительности в фоточувствительных широкозонных полу- проводниковых тонких пленках. Устройство позволяет изучать тензочувствительности в фоточувствительных широкозонных полупроводниковых тонких пленках при освещении естественным и монохраматическом светом в пределах деформации от -2*10-3 до 2*10-3 отн ед. При этом, это устройство дает возможность одну и ту же пленку деформировать многократно без ее разрушения. ABSTRACT A device has been developed for studying strain sensitivity in photosensitive wide-gap semiconductor thin films. The device allows the study of strain sensitivity in photosensitive wide-gap semiconductor thin films when illuminated with natural and monochromatic light within the deformation range from -2 * 10-3 to 2 * 10-3 rel. At the same time, this device makes it possible to deform the same film repeatedly without destroying it. Ключевые слова: тензочувствительность, фоточувствительность, деформация, полупроводниковая плёнка, растяжения, сжатия, фототензодатчик. Keywords: strain sensitivity, photosensitivity, deformation, semiconductor film, tension, compression, phototensor. ________________________________________________________________________________________________ Введение отверстие для прохождения излучения от монохро- Для увеличения чувствительности полупровод- матора через линзу. ников к внешним воздействиям (температура, осве- щение, магнитное поле, механическое давление и На рис.1. схематично показано устройство, др.) в них вводятся примеси, образующие глубокие а рис. 2. – Г-образная стойка. Устройство для дефор- уровни в запрещенной зоне. Влияние механической мирования образцов полупроводниковых тонких деформации на свойства полупроводников с глубо- пленок при освещении монохроматическим светом кими уровнями и приборов на их основе исследова- содержит размещенные в корпусе 1 с крышкой, 2 Г- лось авторами работы[ 1,2]. образную стойку, 3 с консольною отверстие 11. В од- В настоящее время экспериментально установ- ной из боковых стенок корпуса 1 находится отвер- лено, что под действием механический деформации стие 12 для микрометра 13 с рукояткой 14. Заострен- изменяется энергия ионизации глубоких примесных ный конец 15 микрометра направлен к свободному центров это, в свою очередь, обусловливает измене- концу подложки 4. В этой же стенке корпуса 1 вы- ние концентрации и времени жизни носителей заряда полнено отверстие 16 для ручки 17 поворота распо- в деформированном полупроводнике с глубокими ложенного в корпусе 1 зеркала 18 с пружиной 19, а в примесными центрами[3,4]. другой боковой стенке корпуса 1-отверстие 20 для Изучение эффекта тензочувствительности в фо- прохождения излучения от монохроматора 21 через точувствительных полупроводниковых материалах и линзу 22. создание на их основе приемников звука, датчиков давления, фотоприемников ИК-излучения и фото – Рисунок 1. Устройство для деформирование тензодатчиков в широком спектральном диапазоне тонких полупроводниковых пленок при освещении определяет новую область физики и техники полу- проводников и полупроводниковой тензометрии [5- естественным и монохроматическим светом 8]. Создание оригинальных тензооптоэлектронных Устройство для деформирования образцов полу- устройств стимулирует дальнейшее изучение новых тензометрических явлений в активированных пле- проводниковых тонких пленок при освещении моно- ночных элементах. хроматическом светом работает следующим обра- зом. На подложку 4-стеклянную пластину приклеи- Экспериментальные результаты и их обсуж- дения Разработано устройства для деформации образ- цов, из широкозонных полупроводниковых тонких пленок при освещении естественным монохромати- ческим светом, как показано на рис.1. В устройстве для деформирования полупровод- никовых тонких пленок при освещении естествен- ным и монохроматическим светом, содержанием раз- мещенные в корпусе консольною закрепленную под- ложку, зеркало, осветитель и фокусирующую си- стему, в верхней стенке корпуса выполнено отвер- стие для токопроводов, подсоединенных к электро- метру, в одной из боковых стенок корпуса выпол- нены отверстия для микрометра, заостренный конец которого направлен к свободному концу подложки, и для руки регулятора поворота зеркала, подпружинен- ного к корпусу, а в другой боковой стенке корпуса – 56
№ 2 (71) февраль, 2020 г. вают образец 5-полупроводниковую фоточувстви- направляют монохроматический свет от монохрома- тельную пленку. Подложку 4 подкладывают под тора 21 и далее процесс повторяют. планку 8, которую прикрепляют винтами 9 к – Г-об- разной стойке 3., закрепленными подложкой 4 и об- Микрометром 13 измеряют укорочение – сжатие разцом 5 – полупроводников фоточувствительной подложки 4 и рассчитывают величину относитель- пленкой. ной деформации полупроводниковой фоточувстви- тельные пленки по формуле Eср 3с y , 2 l2 Рисунок 2. Г-образная стойка для подкрепления где с – расстояние от нейтральной оси подложки образцов до пленки; l – длина под-ложки между опорой и точ- На противоположных концах фоточувствитель- кой приложения силы; y – прогиб свободного конца ные пленки выполнены контакты 6 с токопроводами подложки в точке приложения силы. 7. К стойке 3 крепится планка винами 9. В верхней стенке корпуса 1 выполнено для подсоединения то- Деформация находится в интервале от -210-3 до копроводов 7 к электрометру 10 210-3отн.ед. Это позволяет одну и ту же пленку де- Монохроматический свет от монохроматора 21 формировать многократно без ее разрушения. через линзу 22 поступает на зеркало 18. Угол пово- рота 18 регулируют вручную ручкой 17. Отраженный Устройство для деформирования образцов полу- от зеркала 18 монохроматический свет направляет на проводниковых тонких пленок, отличающееся тем, полупроводниковую фоточувствительные пленку 5. что в верхней стенке корпуса выполнено отверстие Одновременно к нижней части подложки 4 перпен- для токопроводов подсоединенных к электрометру, в дикулярно ее плоскости вращением рукоятки 14 мик- одной из боковых стенок корпуса-отверстия для мик- рометра 13 подводят заостренный конец 15 до упора. рометра, заостренный конец которого направлен к Микрометром 13 замеряют величину относительного свободному концу подложки, и для ручки регулятора удлинения растяжение образца 5 путем изгиба. Од- поворота зеркала, подпружинного к корпусу, а в дру- новременно замеряют величину фотонапряжения гой боковой стенке корпуса – отверстие для прохож- электрометром 10. Затем монохроматор 21 отклю- дения излучения от монохроматора через линзу. чают, заостренный конец 15 микрометра 13 отодви- гают от подложки 4 вращением рукоятки 14. В этих устройствах можно изучать влияние де- формации на спектральной чувствительности в ши- Откручивают винты 9, снимают планку 8, под- рокозонных полупроводниковых тонких пленках при ложку 4 с образцом 5 поворачивают на 1800, планку освещении естественным и монохраматическом све- 8 основа прикручивают винтами 9, включают моно- том1. хроматор 21 и на тыльную сторону подложки 4 Заключение Предлагаемое устройство для деформирования образцов полупроводниковых тонких пленок при освещении естественным и монохроматическим све- том обладает быстротой и точностью замера (в пре- делах погрешности 0,01%) и высокой чувствительно- стью, не требует применение сложных и дорогих уси- лителей сигналов в измерительных схемах. Таким образом, здесь отмечены наиболее суще- ственные моменты, характерные для проводимости неоднородных пленок, изменение их проводимости при деформации. Это устройства можно применять для различных конкретных случаев исследования фотоэлектрических явлений в неоднородных полу- проводниковых пленках, для выяснения фототензо- чувствительности в спектральном диапазоне (0,9 - 2,5) мкм. Результаты исследования по спектральной чув- ствительности описаны в отдельных работах. Список литературы: 1. Атакулов Б.А., Абдуллаев Э.А., Афузов А.Я.,Билялов Э.И., Рахимов А.У. Деформационные эффекты в неод- нородных полупроводниках. //“Фан”. Ташкент. 1978. 275 с. 2. Каримов М., Султонов Ш.Д. Влияние механической деформации на фотоэлектрические свойства поликри- сталлических пленках CdSexS1-x.Научно-технический журнал ФерПИ . 2004. № 2. С. 20-23. 57
№ 2 (71) февраль, 2020 г. 3. Алимов Н.Э., Ботиров К.А., Мовлонов П., Отажонов С.М., Халилов М.М. Изучение деформационных эффек- тов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках р-СdTe. Журнал физики и инженерия поверхности, 2016, том 1, С. 140-144. 4. Гулямов Г., Гулямов А.Г. Тензочувствительность р-п перехода при освещении. Физика и техника полупро- водников. 2015, том 49. № 6. С.839-842. 5. Мокров Е.А. Интегральные датчики. Состояние разработок и производства. Направления развития. // Дат- чики исистемы. 2000. №1. С.28-30. 6. Кольман Е.М., Беклемищев А.И., Липешонков А.И. Тензометрическая система. // Датчики и системы. 2004. №3. С.18-20. 7. Зуев В.А. Неравновесные приповерхностные процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах. // Сов. Радио.Москва. 1977.256 с. 8. Озаренко А.В.Разработка полупроводниковых тензочувствительных элементов для систем неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния материалов. Диссертация на соис. учен. степени.канд. технич. наук./ Озаренко Александр Валентинович. Тамбов. 2008. 131с. 9. Вайткус Ю.Ю.,Отажонов С.М., Юлдашев Н.Х. “О механизме образования высоковольтной фото-ЭДС в тон- ких косонапыленных пленках СdTe: Аg при собственном и примесном поглощении”,Физическая инженерия поверхности (ФИП) .2005. том 3 № 3-4 С. 219-227 . 58
№ 2 (71) февраль, 2020 г. РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАТРАТ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СЕТИ ОПЕРАТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СВЯЗИ-IP НА УЧАСТКЕ «АНГРЕН–ПАП» Халиков Абдульхак Абдульхаирович д-р техн. наук, проф. Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта, Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Ураков Олимжон Хикматуллоевич PhD Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта, Узбекистан, г. Ташкент CALCULATION OF ECONOMIC COSTS DURING DESIGN OPERATIVE-TECHNOLOGICAL COMMUNICATION-IP NETWORKS AT “ANGREN – PAP” SECTION Abdulxak Khalikov Dsc, prof. Tashkent Institute of Enginers railway transport, Uzbekistan. Tashkent Olimdjan Urakov PhD, Tashkent Institute of Railway Engineers, Uzbekistan. Tashkent АННОТАЦИЯ В статье рассматривается расчет экономических затрат при проектировании сети оперативно-технологиче- ской связи-IP на железнодорожных участках Ангрен-Пап на базе устройств SGM, пункта промежуточной стан- ции цифровой. ABSTRACT The article discusses the calculation of economic costs when designingan operational-technological communications- IP network on the Angren-Pap railwaysections based on SGM devices, a point of an intermediate digital station. Ключевые слова: оперативно-технологическая связь, программное обеспечение, экономические затраты, проектирование сети, железнодорожный участок. Keywords: operational-technological communication, software, economic costs, network design, railway section. ________________________________________________________________________________________________ При расчете экономических затрат на проектиро- на аппаратное и программное обеспечение вание сети оперативно-технологической связи-ОТС (покупка, новая установка или обновление устройств на участке «Ангрен–Пап» на базе устройств SGM, и т.д.); пункта промежуточной станции цифровой-ППСЦ учитывались затраты на приобретение, внедрение и сетевое и системное администрирование; использование сетевого оборудования. В этом случае необходимо учитывать последующие и первоначаль- разработка (разработка приложений, доку- ные затраты, принимая во внимание как единые за- ментация, тестирование и сопровождение); траты на создание первичной сети и создание на ее базе сети ОТС. В общем случае затраты на создание проектирование линии связи. сети связи разделяются на две: прямые (бюджет- ные) и косвенные категории Косвенные затраты – непредсказуемые и не принимаются во внимание в проектах, но в проекти- [1; 2]. ровании они составляют почти 30–40% от средней Прямые затраты – обычно те, которые учиты- стоимости организации сети связи. ваются при планировании бюджета. Прямые затраты заложены в бюджет. К ним можно отнести: К ним относятся: дополнительные пользовательские затраты (неформальное обучение, персональная поддержка, просчеты и ошибки); __________________________ Библиографическое описание: Халиков А.А., Ураков О.Х. Расчет экономических затрат при проектировании сети оперативно-технологической связи-IP на участке «Ангрен–Пап» // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8823
№ 2 (71) февраль, 2020 г. время простоя (плановое отключение или боты, написание технического задания, расчеты, со- профилактическое обслуживание). гласование рабочего проекта, подготовка сметно-ис- полнительной и эксплуатационной документации; Общие затраты построения при организации ОТС на участке «Ангрен-Пап» на базе «SGM, СРаз – стоимость размещения оборудования, за электроэнергию, согласование трасс прохождения ППСЦ», Сзатр – равны суммарным затратам (1): коммуникаций и т.д. [3]. Для железнодорожного транспорта оборудование размещается в собствен- Сзатр СОб СЗО СМ СПр , (1) ных помещениях (дом связи), этот фактор не явля- СРаз СПО СВПО СРаб ется значительным, а для операторов и корпоратив- СОбуч ных пользователей этот параметр очень важен из-за дорогой арендуемой помещений [3]; где СОб – стоимость основного оборудования, ко- СПО – стоимость основного программного обес- торая включает стоимость приобретенного оборудо- печения (ПО) и лицензий. вания и устройств, необходимого для работы си- стемы в полнофункциональном варианте; Для современных систем передачи и коммутации стоимость ПО значительно превышает стоимости ап- СЗО – стоимость запасного оборудования, вклю- паратных средств, с этой целью в ходе исследования на основе алгоритмов и спецификаций функциониро- чает в себя стоимость покупки комплекта; вания коммутационных станций сети ОТС железно- дорожного транспорта, было разработано программ- СМ – затраты дополнительных материалов и обо- ное обеспечение «Программа для устройств пункта промежуточной станционной связи при 2-х или 4-х рудования, которые необходимы для обеспечения ра- проводной линии оперативно-технологической ботоспособности системы (бесперебойное питание, связи» и получено Свидетельство об официальной коннекторы, соединительные кабели); регистрации программы для электронных-вычисли- тельных машин – №DGU-06111. СПр – затраты на выполнение проектной доку- ментации, расходы на проектно-изыскательские ра- 120 Капитальные затраты при 100 проектированиии сети ОТС участки 80 \"Ангрен-Папа\" (тыс. у.е.) 60 40 20 0 на базе DX500 на базе Cisco systems на базе SGM,ППСЦ Рисунок 1. Результат расчетов общих затрат при организации сети ОТС на участке «Ангрен–Пап» на основе различных цифровых систем передачи и коммутационных станций СВПО – стоимость вспомогательного программ- оборудования и вспомогательного ПО [2]. Это важ- ный показатель, поскольку спецификации названия ного обеспечения, затраты на организацию монито- работ могут отличаться от одного поставщика к дру- ринга и тестирования основного оборудования, бил- гому. Возможна поставка законченной системы с линг и удобную эксплуатацию. Часто программное электропитанием, кондиционированием и обучением обеспечение поставляется в комплекте с оборудова- специалистов [3]; нием, но есть и отдельно доступные системы; СОбуч – стоимость обучения персонала заказчика. СРаб – стоимость работ, которая включает в себя Для качественной работы системы самостоя- установку, настройку, монтажу, пуско-наладке, те- тельно (без привлечения – аутсорсинга), что является стирование системы, инсталляции дополнительного 60
№ 2 (71) февраль, 2020 г. обязательным условием для железнодорожного Выводы: транспорта, требуется квалифицированный обслужи- Предусмотрены разные варианты построения вающий персонал. В связи с новизной внедряемых первичной сети и на основе, которых организованы систем обучение является обязательным, а стоимость ОТС в разных системах передачи, поскольку постро- его неизбежной. ения сети ОТС на базе SGM и ППСЦ считается опти- мальным с точки зрения экономического и техниче- Согласно формуле (1) произведен расчет общий ского варианта реализуемого проекта. затрат при организации сети ОТС на участке «Ан- Произведен расчет экономических затрат при грен–Пап» [4-10] на основе различных цифровых си- проектировании сети ОТС на участке «Ангрен–Пап» стем передачи и коммутационных станций (рис.1). и сделан сравнительный анализ на базе разных циф- ровых систем передачи и коммутационной станции. Список литературы: 1. Григорьева. И.И., М.В. Григорьев. Экономическая эффективность информационных систем / Тюмень.: Изд- во Тюменского гос. ун-та, 2014. – 186 с. 2. Петров. А.А. Методы определения эффективности применения технологии IP-телефонии в информационных структурах железнодорожного транспорта: дис. … канд. техн. наук: 05.13.17. Москва: МИИТ 2006. – 193 с. 3. Халиков А.А.,Ураков О.Х. Внедрение модифицированных устройств, для оперативно-технологической связи на железнодорожном участке Ангрен-Поп. // Мухаммад Ал-Хоразмий авлодлари Илмий-амалий ва ахборот- таҳлилий журнал №3(5) / 2018. –С. 89-94. 4. Халиков А.А., Ураков О.Х. The tasks of organizing and managing the integrated digital network of operational and technological communication based on PIC-D devices at the Angren-Pap railway sections. //Journal \"European sci- ence review\" №9-10.2018. September-Oktober. Volume 1. pp.220-227. 5. Халиков А.А., Ураков О.Х. Распределение телефонной нагрузки в сетях оперативно-технологической связи АО «Узбекистон темир йуллари». //Норвегия Журнал NJDIS №29 (1). VOL 1. 2019. -С. 52-55. 6. Халиков А.А., Ураков О.Х. Анализ существующей сети оперативно-технологической связи с применением IP-технологии и их эффективного развития для улучшения перевозочного процесса АО «Ўзбекистон темир йўллари» // МИАЖ “Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык». Электронный журнал. Иркутск-2019. №2. 7. Халиков А.А., Ураков О.Х. Существующие проблемы и перспективы развития поездной радиосвязи в желез- нодорожном тоннеле «Камчик» //Материалы в сборнике трудов конференции серии: «International scientific review». (Boston. USA. №11(53). 2018.November. -С. 24-28, 8. Халиков А.А., Ураков О.Х. Проблемы и перспективы развития поездной радиосвязи в железнодорожном тоннеле «Камчик» //Вестник научных конференций 2018. N 10-4(38). – С.118-119. Наука и образование в XXI веке. По материалам международной научно-практической конференции 31 октября 2018 г. Часть 4. 9. Халиков А.А.,Ураков О.Х. Распределение телефонной нагрузки в сетях оперативно-технологической связи АО «Ўзбекистон темир йўллари». // Проблемы получения, обработки и передачи измерительной информации II Международная научно-техническая конференция, посвященная 90 - летию со дня рождения профессора Зарипова Мадияра Фахритдиновича 19–20 сентября 2019 г., Уфа, Россия. - С.9-12. 10. .Халиков А.А.,Ураков О.Х. Организация и управления интегральной цифровой сетью оперативно-техноло- гической связи на основе устройств контроллера периферического интерфейса на железнодорожных участ- ках. UNIVERSUM Технические науки. Раздел Радиотехника и связь 2020. 1(70). –С. 44-50. 61
№ 2 (71) февраль, 2020 г. РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА УЗЛЕ СВЯЗИ С НЕКРУГЛОСУТОЧНЫМ ДЕЖУРСТВОМ ЧЕРЕЗ СЕТЬ GSM Михалев Илья Андреевич Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл Email: [email protected] Карун Давыд Петрович Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл Email: [email protected] Тезин Александр Васильевич канд. техн. наук, Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл Email: [email protected] DEVELOPMENT OF A PROTOTYPE DEVICE FOR POWER MANAGEMENT OF TELECOMMUNICATION EQUIPMENT ON COMMUNICATION CENTER WITH NON-ROUND-THE-CLOCK DUTY BASED ON THE GSM NETWORK Ilya Mihalev Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol Davyd Karun Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol Alexander Tezin candidate of Technical Sciences, Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol АННОТАЦИЯ В данной работе рассматриваются возможные варианты применения аппаратно-вычислительных платформ в качестве устройства дистанционного управления электропитанием телекоммуникационного оборудования. В статье идет детальное рассмотрение устройств различного класса и рода выполняемых задач для необходимых целей, определяемых администратором сети удаленного доступа. Рассматривается пример реализации дистанционного управления с помощью DTMF декодера. Предложенный вариант дистанционного управления оборудования будет использоваться на объектах связи с не круглосуточным дежурством. ABSTRACT In this paper, we consider possible applications of hardware-computing platforms as a device for remote power man- agement of telecommunications equipment. The article provides a detailed review of devices of various classes and types of tasks performed for the necessary purposes defined by the administrator of the remote access network. An example of implementing remote control using a DTMF decoder is considered. The proposed version of remote control equipment will be used in communication facilities with non-round-the-clock duty. Ключевые слова: платформа Arduino Uno, некруглосуточное дежурство, аппаратура ОАО «Супертел», узел связи, сеть GSM, мобильное устройство Dexp larus m8. Keywords: platform Arduino Uno, non-round-the-clock duty, «Supertel» technical equipment, communication cen- ter, GSM network, mobile device Dexp larus m8. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Михалев И.А., Карун Д.П., Тезин А.В. Разработка прототипа устройства для управления электропитанием телекоммуникационного оборудования на узле связи с некруглосуточным дежур- ством через сеть GSM // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8893
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Дистанционное управление электропитанием те- Вторым шагом необходимо выбрать платформу, лекоммуникационного оборудования может сокра- на которой будет реализован прототип. Есть множе- тить время, требующееся для контроля и эксплуата- ство платформ, на которых можно реализовать нашу ции различных систем [1]. Рассмотрим несколько задачу. Среди них Arduino, Raspberry Pi и другие. Но примеров. мы остановили свой выбор на Arduino, так как фак- тически электронный блок Arduino является анало- На данный момент широко распространены объ- гом материнской платы современного компьютера. екты связи, где технический персонал находится не На нем имеются разъемы для подключения внешних круглосуточно на дежурстве, или отсутствует во- устройств, а также разъем для связи с компьютером, обще. Однако на таких объектах бывают случаи, ко- по которому и осуществляется программирование гда необходимо оперативно включить или выклю- микроконтроллера. Особенности используемых мик- чить оборудование, что требует прибытия персонала роконтроллеров ATmega фирмы Atmel позволяют на данный объект связи, и сотрудник соответственно производить программирование без применения спе- тратит время на это. Бывают случаи, что оборудова- циальных программаторов. Все, что нужно для созда- ние «зависает», и сотруднику приходится ехать неко- ния нового электронного устройства, – это плата Ar- торое время до объекта связи для перезагрузки всей duino, кабель связи и компьютер. Нет надобности и в системы. создании законченных плат и модулей. Разработчик может использовать готовые платы расширения или Чтобы избежать подобных ситуаций, для эконо- просто напрямую подключить к Arduino необходи- мии времени и сил сотрудников на бессмысленные мые элементы. Все остальные усилия будут направ- многочасовые переезды и применяется дистанцион- лены на разработку и отладку управляющей про- ное управление электропитанием телекоммуникаци- граммы на языке высокого уровня. У семейства Ar- онного оборудования, которое можно реализовано duino есть множество различных платформ, рассмот- различными способами, например при помощи GSM. рим основные из них для решения нашей задачи. Сеть GSM состоит из четырех отдельных частей, Плата Arduino Uno построена на платформе которые работают вместе, чтобы функционировать ATmega 328, имеющей 14 цифровых входов/выходов как единое целое: само мобильное устройство, под- (6 из которых могут использоваться как выходы система базовой станции, подсистема коммутации ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор сети и подсистема управления и поддержки. Мобиль- 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и ное устройство подключается к базовой сети, далее кнопку перезагрузки. Для работы необходимо под- базовая сеть передают информацию на контроллер ключить платформу к компьютеру посредством ка- базовой станции [3]. После обработки информации беля USB, либо подать питание при помощи адаптера на контроллере информация передается на мобиль- AC/DC или батареи [2]. ный коммутационный центр, где вызов передается на нужного абонента. Arduino Mega 2560 построена на микроконтрол- лере ATmega 2560. Плата имеет 54 цифровых Для реализации прототипа нам необходимо само входа/выходов (14 из которых могут использоваться мобильное устройство, и мы остановили свой выбор как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов,4 последо- на Dexp larus m8. Внешний вид телефона представ- вательных порта UART, кварцевый генератор 16 лен на рисунке 1. МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки. Рисунок 1. Внешний вид телефона Dexp larus m8 Arduino Leonardo – контроллер на базе ATmega 32u4. Платформа имеет 20 цифровых вход/выходов (7 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 12 как аналоговые входы), кварцевый гене- ратор 16 МГц, разъем микро–USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Из всех представленных выше платформ наиболее подходящей для решения поставленной задачи явля- ется Arduino Uno, так как в ней имеется достаточное ко- личество входов/выходов, она не дорогая и ее легко найти в любом магазине, где продаются радиодетали. Одним из основных элементов разработанного прототипа является DTMF декодер. Сигнал DTMF может быть декодирован на цифровой ЭВМ с ис- пользованием алгоритма Гёрцеля. Существуют также готовые микросхемы DTMF–декодера: MT8860, MT8870, MT88E43, HT9170, MC145436, SM8223, CSC9270 и другие. Внешний вид DTMF де- кодера на основе микросхемы МТ8870 представлен на рисунке 2. 63
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Для включения потребителей 220 Вольт в разра- ботанном прототипе устройства управления электро- питанием по сети GSM c использованием DTMF де- кодера используется блок реле (рисунок 3). Рисунок 2. Внешний вид DTMF декодера на основе микросхемы МТ8870 Рисунок 3. Блок реле на 220 Вольт На рисунке 4 представлена функциональная щий собой вариант языка С/С++ для микроконтрол- схема разработанного прототипа по управлению леров. В него добавлены элементы, позволяющие со- электропитанием телекоммуникационного оборудо- здавать программы без изучения аппаратной части. вания через сеть GSM. Так что для работы с Arduino практически доста- точно знания только основ программирования на Второй частью проекта Arduino является про- С/С++. Создано для Arduino и множество библиотек, граммное обеспечение для создания управляющих содержащих код, работающий с различными устрой- программ. Оно объединило в себе простейшую среду ствами. разработки и язык программирования, представляю- 100нФ DTMF VCC 130 декодер GND 180 IN STQ XT AL STQ 170нФ 5V 220 Q4 300 V 3,5 мм Q3 220 Q2 220 Q1 220 220 65 4 3 GND Arduino UNO Левый Правый GND A5 A4 A3 A2 A1 A0 2 5V 220 V Сотовый GND 220 220 220 220 220 220 телефон 5V In 1 In 2 In 3 In 4 In 5 Блок In 6 Реле Рисунок 4. Функциональная схема разработанного прототипа по управлению электропитанием телекоммуникационного оборудования на узлах связи с некруглосуточным дежурством через сеть GSM с использованием платы Arduino Uno 64
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Для этого необходимо определиться с выбором Arduino IDE, так как она более проста в использова- программы, где можно это сделать. Есть огромный нии и является наиболее популярной среди разработ- выбор программ такие как Arduino IDE, ArduBloсk, чиков аппаратно-программных компонентов. Фраг- PlatformIO и другие. Мы выбрали среду разработки мент скетча для разработанного макета представлен на рисунке 5. Рисунок 5. Фрагмент скетча для разработанного прототипа в программной среде Arduino IDE Таким образом, разработанный прототип устрой- осуществлять контроль за климатом в поме- ства для управления электропитанием телекоммуни- щении и поддерживать необходимый температурный кационного оборудования на узле связи с некругло- режим; суточным дежурством через сеть GSM позволит: выполнить экстренное отключение электропи- функционировать в режиме управления; тания нагрузки при необходимости; дистанционно управлять (включение и выклю- функционировать в режиме мониторинга. чение) любой нагрузкой посредством команд с теле- фона; Список литературы: 1. Прототипирование [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Прототипирование (дата обращения: 17.01.20). 2. Arduino BoardUno [Электронный ресурс] // Arduino.cc URL: https://www.arduino.cc/en/Main/Arduino_BoardUno (дата обращения: 26.01.20). 3. GSM [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/GSM (дата обращения: 20.01.20) 65
№ 2 (71) февраль, 2020 г. РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА УСТРОЙСТВА ПО УДАЛЕННОМУ КОНТРОЛЮ ЗА ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ ПРОИЗВОДСТВА ОАО «СУПЕРТЕЛ» НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОТОКОЛА RS-485 Петров Илья Владимирович Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл Email: [email protected] Лаврентьев Павел Андреевич Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл Тезин Александр Васильевич канд. техн. наук, Академия ФСО России, РФ, Орловская область, г. Орёл DEVELOPMENT OF A PROTOTYPE DEVICE FOR REMOTE MONITORING OF TECHNICAL EQUIPMENT MANUFACTURED BY «SUPERTEL» BASED ON THE ARDUINO PLATFORM USING THE RS-485 PROTOCOL Ilya Petrov Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol Pavel Lavrentiev Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol Alexander Tezin candidate of Technical Sciences, Academy of Federal Security Service of Russia, Russia, Oryol region, Oryol АННОТАЦИЯ В данной работе рассматриваются возможные варианты применения аппаратно-вычислительных платформ в качестве устройств контроля за техническими средствами. В качестве базисных экземпляров используются мультиплексоры производства ОАО «Супертел». В статье идет детальное рассмотрение устройств различного класса и рода выполняемых задач для необходимых целей, определяемых администратором сети удаленного до- ступа. Рассматривается пример реализации схемы контроля через различные интерфейсы, определяемых сово- купностью технологических факторов. Предложенный вариант устройства по удаленному контролю за техниче- скими средствами будет использоваться при изучении дисциплин, связанных с телекоммуникациями, а также он может быть рекомендован для внедрения на объекты связи для контроля за состоянием аппаратуры. ABSTRACT This work discusses possible uses of hardware and computing platforms as devices for monitoring technical devices. Multiplexers manufactured by «Supertel» company are used as base units. The article is a detailed consideration of de- vices of various classes and types of tasks performed for the necessary purposes, determined by the administrator of the remote access network. An example of the implementation of a control scheme by various interfaces, determined by a set of technological factors, is considered. The suggested version of the system for remote monitoring of technical devices will be used in the study of disciplines related to telecommunications, and it can also be recommended for implementation on communication facilities to control the status of equipment. Ключевые слова: платформа Arduino Mega 2560, удаленный контроль, аппаратура ОАО «Супертел», узел связи, протокол RS-485. Keywords: platform Arduino Mega 2560, remote monitoring, «Supertel» technical equipment, communication cen- ter, protocol RS-485. ________________________________________________________________________________________________ Развитие телекоммуникационных технологий в мира. Эти технологии можно также применять в сети последние годы позволило мгновенно устанавливать связи общего пользования для того, чтобы находяще- связь с каким-либо пользователем в любой точке __________________________ Библиографическое описание: Петров И.В., Лаврентьев П.А., Тезин А.В. Разработка прототипа устройства по удаленному контролю за техническими средствами производства ОАО «Супертел» на базе платформы Arduino с использованием протокола RS-485 // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8877
№ 2 (71) февраль, 2020 г. еся там оборудование могло сообщать о своем состо- режиме реального времени. Кроме этого, соответ- янии оператору, который осуществляет контроль за ствующая плата имеет сравнительно низкое энерго- аппаратурой из помещения дежурного по связи. Бо- потребление. Но главное достоинство Arduino заклю- лее того, дежурный по связи получит оповещение чается в ее простоте. Общаться с этой платформой именно тогда, когда оборудованию необходимо уде- очень легко – необходимо разобраться только в од- лить внимание. Автоматизированный контроль обес- ном – IDE (программная среда). В то время как на печивает индикацию работоспособности той или Raspberry нужно изучать операционную систему, а иной аппаратуры в режиме реального времени и поз- также устанавливать различные библиотеки. воляет определять условия работоспособности аппа- ратуры, которые могут непреднамеренно или без ве- После выбора платформы Arduino для удален- дома персонала привести к неисправности оборудо- ного контроля техническими средствами необходимо вания. Операторы вносят корректировки в работу разобраться, какой вид платформы больше подойдет оборудования, что позволяет избежать его отказов. для нас. Основными платформами являются [2]: При наличии развитой системы предупреждения пер- сонал, осуществляющий техническое обслуживание, 1) Arduino xxx (стандартный размер, 20 входов- может работать именно с тем оборудованием, кото- выходов); рое в нем на самом деле нуждается, а не терять время на поиски проблем, проводя контроль вручную. Дан- 2) Arduino Nano xxx (уменьшенный размер, 22 ная тема является актуальной, так как удобнее входа-выхода); наблюдать за состоянием аппаратуры, находясь в по- мещении дежурного по связи, нежели делать частые 3) Arduino Mega xxx (увеличенный размер, 70 обходы помещений узла связи для постоянного кон- входов-выходов); троля [1]. 4) Arduino Mini xxx (еще более уменьшенный Для решения сложных технических задач, свя- размер, 20 входов-выходов). занных с разработкой больших проектов и их ком- плексной автоматизацией, на данный момент исполь- Из перечисленного выше перечня наш выбор зуются две самые популярные платформы по удален- остановился на плате Arduino Mega, потому что дан- ному контролю различных периферийных устройств: ная платформа имеет большое количество цифровых и аналоговых входов. А для управления техниче- 1) Arduino; скими средствами нам понадобится не менее 20 циф- 2) Raspberry Pi. ровых и 3 аналоговых входов. Существуют не- Первое, о чем необходимо сказать – Arduino и сколько модификаций данной платформы: Raspberry Pi – это разные платы. Они похожи только корпусом, но их характеристики заметно отлича- 1) Arduino Mega; ются. Так, процессор в \"Raspberry Pi\" в 40 раз более 2) Arduino Mega 2560; быстрый, чем в Arduino. Разница в объеме оператив- 3) Arduino ADK. ной памяти более чем в 100 тысяч раз – 1 гигабайт В результате проведенного анализа была вы- против всего 32 килобайт. Почему за основу была брана плата Arduino Mega 2560 (рисунок 1), потому взята платформа Arduino? Arduino – это одиночная что, во-первых, объем внутренней памяти у данной плата, которая не загружена выполнением кода опе- платформы больше, чем у обычной Arduino Mega, а, рационной системы. Данная платформа обрабаты- во-вторых, у нас нет необходимости подключаться к вает только одну задачу – все задачи выполняются в операционной системе Android, что задействовано в плате Arduino ADK . Подключение любых устройств к плате Arduino Mega 2560 осуществляется путем присоединения к контактам, расположенным на плате контроллера: одному из цифровых или аналоговых пинов или пи- нам питания. Рисунок 1. Плата Arduino Mega 2560 67
№ 2 (71) февраль, 2020 г. НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАТЫ мм с положительным полюсом на центральном кон- ARDUINO MEGA 2560: такте. Провода от батареи подключаются к выводам Gnd и Vin разъема питания (POWER). 1) Микроконтроллер – Atmega2560; 2) Рабочее напряжение – 5 В; Пины с номерами от 0 до 53 являются цифро- 3) Входное напряжение – 7-12 В; выми. Это означает, что вы можете считывать и по- 4) Выходное напряжение (предельное) – 6-20 давать на них только два вида сигналов: HIGH и В; LOW. С помощью широтно-импульсной модуляции 5) Цифровые входы/выходы - 54 (14 из которых (ШИМ) также можно использовать цифровые порты могут работать также как выходы ШИМ); для управления мощностью подключенных 6) Аналоговые входы – 16; устройств. 7) ОЗУ – 8 Кбайт; 8) Флеш-память – 256 Кбайт (8 Кбайт исполь- Аналоговые пины Arduino Mega 2560 предназна- зуется для загрузчика); чены для подключения аналоговых устройств и явля- 9) Тактовая частота - 16 МГц. ются входами для встроенного аналого-цифрового Arduino Mega 2560 может получать питание как преобразователя (АЦП), который в Arduino Mega через подключение по USB, так и от внешнего источ- шестнадцатиразрядный. ника питания. Источник питания выбирается автома- тически. Чтобы данную плату согласовать с компьюте- Внешнее питание (не USB) может подаваться че- ром, необходимо используя ПО Arduino IDE напи- рез преобразователь напряжения AC/DC (блок пита- сать скетч, где прописать программный код для каж- ния) или аккумуляторной батареей. Преобразователь дого цифрового и аналогового входа (фрагмент напряжения подключается посредством разъема 2.1 скетча для разработанного устройства представлен на рисунке 2). Рисунок 2. Фрагмент скетча для разработанного устройства Далее, используя COM-порт (интерфейс RS-232) Рисунок 3. Преобразователь интерфейса RS-232 в компьютера, необходимо «прошить» данный про- интерфейс RS-485 граммный код в плату. Однако используя интерфейс USB, пользователь сможет контролировать и управ- лять аппаратурой только на расстоянии до 10 метров [3]. Поэтому необходимо использовать интерфейс RS-485 для увеличения расстояния по контролю ра- ботоспособности аппаратуры из помещения дежур- ного. Однако при подключении аппаратуры напря- мую по интерфесу RS-485 возникнут проблемы с ее правильным функционированием. Для правильной работы технических средств по данному интерфейсу необходим преобразователь RS-232 (COM-порт ком- пьютера) в RS-485 (рисунок 3) 68
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Интерфейс RS-485 позволяет осуществлять кон- дифференциальных сигналов. Разница напряжений троль за аппаратурой на расстоянии до 1200 метров между проводниками одной полярности означает ло- [4]. Тем самым оператор, находясь в помещении де- гическую единицу, разница другой полярности — журного имеет возможность проконтролировать со- ноль. Стандарт определяет следующие линии для пе- стояние и получать информацию о состоянии аппа- редачи сигнала: ратуры связи со всех технических средств, которые находятся в помещениях в радиусе до 1200 метров. В A — неинвертирующая; стандарте RS-485 для передачи и приёма данных ис- B — инвертирующая; пользуется одна витая пара проводов, иногда сопро- C — необязательная общая линия (ноль). вождаемая экранирующей оплеткой или общим про- Пример подключения RS-485 устройств с двумя водом. Передача данных осуществляется с помощью контактами представлен на рисунке 4. Рисунок 4. Подключение RS-485 устройств с двумя контактами Однако если необходимо организовать связь с Ниже представлена структурная схема (рисунок помощью протокола RS-485 на расстоянии большем 5) прототипа устройства по удаленному контролю за 1200 м или подключить больше устройств, чем до- техническими средствами производства ОАО «Су- пускает нагрузочная способность передатчика - при- пертел» таких как: МП, КЦС, СМД, ОСМ-К, МКСС. меняют специальные повторители. ПК ПО Simple-Scada МП («СТАТИВ») Авария 1 МАКЕТНАЯ ПЛАТА МВ 102 OPC-сервер 2 Предавария - 5В RS-232 +5В Преобразователь RS-485 – RS-232 СМД («КОНТРОЛЬ») Авария 18 Датчик Датчик Датчик Lм Предавария 17 температуры да вле ни я влажности DHT11 BMP280 DHT11 Vcc Gnd Out Vcc Gnd Out Vcc Gnd Out A0 A1 A2 5 В GND Преобразователь ARDUINO MEGA 2560 RS-232 – RS-485 RS-232 КЦС («СТАТИВ») Авария 1 Предавария 2 GB 9В VIN D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 + - ОСМ-К («КОНТРОЛЬ»)Авария 18 Предавария 17 МКСС («СТАТИВ») 1 Авария 2 Предавария Рисунок 5 – Структурная схема удаленного контроля техническими средствами Каждое устройство имеет свой разъем, например, СМД – «КОНТРОЛЬ», ОСМ-К – «КОНТРОЛЬ», МП имеет разъем «СТАТИВ», МКСС – «СТАТИВ», КЦС – «СТАТИВ». 69
№ 2 (71) февраль, 2020 г. На рисунке 6 представлен внешний вид разъема «СТАТИВ», а в таблице 1 назначение его контактов. В разъеме «СТАТИВ» имеются 2 контакта (1,6) , ко- торые передают информацию о сбое в аппаратуре или каких-либо ошибок при настройке оборудования – сигнал «Авария». Другие 2 контакта (2,7) дают сиг- нал «Предавария» - в случае пропадании питания или предаварийном состоянии аппаратуры. Рисунок 6. Внешний вид разъема «СТАТИВ» Таблица 1. Назначение контактов разъема «СТАТИВ» Контакт Наименование цепи 1 Авария + 6 Авария - 2 Предавария + 7 Предавария - 4 Звонок + 9 Звонок - 3 Вызов статива + 8 Вызов статива - На рисунке 7 представлен внешний вид разъема «КОНТРОЛЬ» и здесь использовать аналогично 4 контакта, которые отвечают за аварию (18,26) и пре- даварию (17,25) технического средства. Нумерация данных контактов представлена в структурной схеме, а также в таблице 2, где представлена реко- мендация по распайке вилки высокой плотности D- SUB для разъемов «КОНТРОЛЬ». Рисунок 7. Внешний вид разъема «КОНТРОЛЬ» Таблица 2. Рекомендация по распайке вилки контактов разъема «КОНТРОЛЬ» Контакт Наименование цепи 18 Авария + 26 Авария - 17 Предавария + 25 Предавария - 16 Вызов + 24 Вызов - 15 Звонок + 23 Звонок - 9 Датчик 1 + 8 Датчик 1 - 7 Датчик 2 + 6 Датчик 2 - 70
№ 2 (71) февраль, 2020 г. 5 Датчик 3 + 4 Датчик 3 - 3 Датчик 4 + 2 Датчик 4 - 14 Управление 1 + 22 Управление 1 - 13 Управление 2 + 21 Управление 2 - 12 Управление 3 + 20 Управление 3 - 11 Управление 4 + 19 Управление 4 - 1 Общий 10 Чтобы правильно получать сигналы о состоянии представленных в статье для дополнительного кон- того или иного технического средства необходимо троля за аппаратурой. Не менее важным является и вилку высокой плотности D-SUB 26 pin для разъема вопрос одновременного контроля за аппаратурой «КОНТРОЛЬ» и D-SUB 9 pin для разъема «СТА- других производителей, таких как ПАО «МОРИОН» ТИВ» распаять в соответствии с маркировками, ука- занных на рисунке 6 и 7 [5]. Разработанный прототип устройства по удален- ному контролю за техническими средствами будет Таким образом, для получения сигналов «Ава- использоваться при изучении дисциплин, связанных рия» и «Предавария» будут использованы контакты с телекоммуникациями, а также он может рекомен- (1,2,6,7) разъема «СТАТИВ» и контакты (17,18,25,26) дован для внедрения на объекты связи для контроля разъема «КОНТРОЛЬ». за состоянием аппаратуры ОАО «Супертел» из поме- щения дежурного по узлу. Дальнейшее совершенствование данного прото- типа устройства возможно в направлении добавле- ния видеонаблюдения, а также других датчиков, не Список литературы: 1. Эра дистанционного контроля оборудования становится реальностью [Электронный ресурс] URL: https://controlengrussia.com (дата обращения: 15.01.20). 2. Arduino Mega 2560 [Электронный ресурс] // Arduino.ru URL: http://arduino.ru/Hardware/ArduinoBoard- Mega2560 ((дата обращения: 18.01.20). 3. Протокол USB [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/USB (дата обращения: 20.01.20). 4. RS-485 [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/RS-485 (дата обращения: 21.01.20) 5. ОАО СУПЕРТЕЛ [Электронный ресурс] // Санкт-Петербург. URL: http://www.supertel.ru (дата обращения: 22.01.20) 71
№ 2 (71) февраль, 2020 г. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕМОДИФИЦИРОВАННЫХ НЕФТЯНЫХ БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛОВ Акбаров Илхомжон Гуломжанович ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института, Узбекистан, г. Наманган Негматов Сойибжон Содикович д.т.н. профессор ГУП «Фан ва Тараккиёт» при ТГТУ. Ташкент. Узбекистан Бойдадаев Муротбек Бойдада угли ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института, Узбекистан, г. Наманган Email: [email protected] RESEARCH OF PECULIARITIES AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF UNMODIFIED OIL BITUMINOUS MATERIALS Ilhomjon Akbarov Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan Soyibjon Negmatov Doctor of Technical Science, State Unitary Enterprise “Fan va Taraqqiyot”, Tashkent State Technical University, Uzbekistan, Tashkent Murotbek Boydadayev Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan АННОТАЦИЯ В данной статье приводятся результаты работ по исследованию особенностей и физико-химических свойств немодифицированных нефтяных битумных материалов. ABSTRACT In the article evaluation operation results of peculiarities and physicochemical properties of unmodified oil bitumi- nous materials are presented. Ключевые слова: битум, технологическое оборудование, температура размягчения, температура хрупкости, эластичность. Keywords: bitumen; technological equipment; softening temperature; brittle temperature; elasticity. ________________________________________________________________________________________________ Как известно битум в основном, производится в очередь были проведены контрольные исследования нефтеперерабатывающих заводах. В республике Уз- свойств битумов, полученных различными спосо- бекистан битум выпускается Ферганским, Бухар- бами и установками. ским, Чиназским и другими нефтеперерабатываю- щими заводами. В таблице 1.1 приведены характеристики биту- мов, полученных в различных реакторах. Необходимо отметить, что свойства битума су- щественно зависит от способа их получения в нефте- перерабатывающем заводе, поэтому нами в первую __________________________ Библиографическое описание: Акбаров И.Г., Негматов С.С., Бойдадаев М.Б. Исследование особенностей и фи- зико-химических свойств немодифицированных нефтяных битумных материалов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8809
№ 2 (71) февраль, 2020 г. Таблица 1. Характеристика битумов, полученных в различных реакторах Глубина проникновения иглы при 25°С, мм-3 Показатели 100 50 20 100 50 20 100 50 20 Температура размягчения, трубчатый реактор бескомпрессорный ре- барботажный реактор 0С по КиШ актор Глубина проникания иглы 4 9,5 62,5 100 4 9,0 58,5 80 при °C, х10мм 49, 0 58, 5 87 Температура хрупкости, 0С 3 0 21 14 27,0 1 9 13 2 4 16 12 -22 -16,5 - - 16, 5 - -20, 0 -75, 5 - Далее нами были исследованы изменения темпе- изменения этих характеристик от времени проведе- ратуры и глубина проникновения иглы битума в про- ния процесса. цессе окисления. На рис. 1. приведены зависимости Рисунок 1. Изменение температуры размягчения по кольцу и шару (1) и глубина проникания иглы 0,1 мм, при 250С (2) в процессе окисления битума Результаты исследования (рис 1.) показывают, Высокая эластичность полученного битума объ- что в начальный период окисления (первые 2 ч) тем- ясняется, возможно, тем, что окисление в эмульсион- пература размягчения битума изменяется мало, что ном состоянии происходит при высоких скоростях обусловлено значительным отгоном легких фракций, смеси (30-40 м/с), при этом создается большая по- снижающих концентрацию кислорода и тем самым верхность контакта газа с жидкостью, хорошая ин- замедляющих процесс окисления. тенсивность ее обновления, и тем самым исключа- ется возможность образования крупных (агрегиро- В дальнейшем скорость повышения температуры ванных) асфальтенов. размягчения увеличивается. Глубина проникания иглы, соответственно, в начале резко уменьшается Структуру полученных битумов исследовали ме- интенсивно, а затем изменяется незначительно. тодом ИК-спектроскопии для выявления зависимо- сти их химического состава от глубины окисления. Полученный битум намного превышает требова- ИК-спектры регистрировали на автоматическом ние ГОСТа на кровельные битумы по глубине прони- спектрофотометре UR-10 фирмы Карл-Цейс в обла- кания иглы при 25 °C (30-31х0,1 мм при 90°С по сти частот 400-4000см-1 с призмами KBr, NaClи LiF. КиШ, по ГОСТ - не менее 20х0,1 мм) (рисунок 1). Образцы готовили в виде пленок, получаемых из Битум с температурой размягчения 104°С по разбавленных растворов битума в хлороформе после КиШ имеет температуру хрупкости - 11,5°С (по Фра- испарения растворителя. асу), температуру вспышки 305-310сС. Эти данные показывают, что масла в битуме предельно окислен- ИК-спектры четырех образцов-битумов (исход- ные, не полимеризуются и трудно окисляются, что ного гудрона, после окисления в течение 1, 3 и 4 ч) является признаком лучшего качества битума и его имеют одинаковые полосы поглощения, характери- долговечности (рис. 2). зующие общий состав веществ, взятых на анализ, и отличаются друг от друга интенсивностью полосы 73
№ 2 (71) февраль, 2020 г. поглощения с частотой 1700 см-4. Интенсивность по- Такая частота характерна для валентных колебаний лосы возрастает с увеличением глубины окисления карбонильной группы С=0. (повышением температуры размягчения по КиШ). 1 - масса; 2 - бензольные смолы; 3 - спиртобензольные смолы; 4 - асфальтены Рисунок 2. Изменение группового состава битума в зависимости от его температуры размягчения Таким образом, с повышением температуры раз- композиций в отечественной кровельной промыш- мягчения увеличивается содержание кислородосо- ленности крайне ограничено, что обусловлено дефи- держащих структур в битуме. Остальные полосы по- цитом, высокой стоимостью полимеров и их плохой глощения (ПП) практически одинаковы для всех об- совместимостью с битумами. разцов. ПП свидетельствуют о сложности состава би- тума, куда входят метанонафтеновые структуры, аро- Тенденция развития производства полимерных матические и гетеросоединения. модификаторов существующих ПАВ в странах СНГ из-за высокой стоимости не позволяет надеяться на Контрольными исследованиями установлено, полное удовлетворение потребностей кровельной что битумы, в основном, состоят из химических эле- промышленности в указанном сырье в ближайшее ментов, мас.%: углерод -80-87, водород – 10-12, кис- время. В этой связи предлагается сосредоточить вни- лород- 5-10, сера -2-5, азот – 2-3. Кроме этого, моле- мание на использовании вторичных полимерных ре- кулы веществ, входящих в состав битумов, содержат сурсов и отходов производства и ПАВ на основе вто- также активные функциональные группы как ОН-, ричных сырьевых ресурсов и отходов производств. СООН-, СН-СН-, NН2- и другие. Как указывалось выше, из вторичных полимер- Результаты комплексных исследований битума, ных модификаторов наиболее перспективным, до- полученного из гудрона ферганской нефти на окис- ступным и дешевым сырьем является отходы различ- лительной установке имеет аналогичные свойства ных органических производств, в том числе, резино- битумом марки БНД-60/90, БНД-40-60, БН-70/30, вая крошка резинотехнических производств и амор- БН-90/10, что, дает основание рекомендовать их к тизированных автопокрышек. Благодаря содержа- применению в данной работе для дальнейших иссле- нию в ней 50-60% каучука резиновая крошка, а также дований с целью разработки модифицированных би- поверхностно активное вещество ПАВ композит на тумных композиций. основе госсиполовой смолы, являющийся отходом масложирового производства при соответствующей В мировой практике с целью улучшения свойств термомеханической обработке битумно-полимерной битумов для их модификации применяется различ- смесью может служить хорошим модификатором для ные полимеры и поверхностно активные вещества – получения эффективных кровельных и гидроизоля- ПАВ [62,63,65]. Применение полимерных материа- ционных композиционных материалов. лов для получения модифицированных битумных Список литературы: 74
№ 2 (71) февраль, 2020 г. 1. Гранев В.В. и др. Определение потенциального срока службы кровельных битумно-полимерных наплавляе- мых рулонных материалов //Ж. «Промышленное и гражданское строительство.»- № 1. М. 2001, -С.39-41. 2. Билетов К.Б. и др. Основные причины разрушения кровельного рулонного материала покрытий в условиях сухого жаркого климата // В кн.: Расчет естественного освещения в светоклиматических условиях Узбеки- стана. - Ташкент, Т. 2008. с.28-31 3. Жаббаров У.Р. Долговечность гидроизоляционных материалов плоских крыш в условиях жаркого климата, - Ташкент: ФАН, 1992. - 134 с. 4. Жаббаров У.Р. Исследования физико-химических, эксплуатационных свойств полимербетумных компози- ций и перспективность их применения в кровельных покрытиях //Ж. «Вестник ТашГТУ» Ташкент, 2002, № 1,-С.77-78. 75
№ 2 (71) февраль, 2020 г. ПРИМЕНЕНИЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТЫ 15-ЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА Усманходжаева Лола Асадовна cт. преп., Ташкентский архитектурно-строительный институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент Нигматжонов Диёржон Гайратжон уғли студент, Ташкентский архитектурно-строительный институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Адхамов Окилжон Иброхим уғли студент, Ташкентский архитектурно-строительный институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент APPLICATION OF FIBERGLASS REINFORCEMENT FOR REINFORCING THE FOUNDATION PLATE 15-STOREY RESIDENTIAL BUILDING Usmanxodjaeva Lola Senior lecturer, Tashkent institute of architecture and civil engineering Uzbekistan, Tashkent Nigmatjonov Diyorjon Student, Tashkent institute of architecture and civil engineering Uzbekistan, Tashkent Adxamov Oqiljon Student, Tashkent institute of architecture and civil engineering Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В данной статье выполнен обзор первого в мире масштабного конструктивного элемента, как фундаментная плита 15-этажного жилого здания в Москве с применением армирования из стеклопластиковых прутьев. Также рассмотрены критерии проектирования, детали конструкции для стеклопластиковой арматуры, состав и кон- струкция фундаментной плиты и краткий анализ исследования, выполненный в ходе строительства. ABSTRACT This article provides an overview of the world's first large-scale structural element, as the foundation slab of a 15- story residential building in Moscow using fiberglass reinforcement. The design criteria, design details for fiberglass reinforcement, the composition and construction of the foundation slab, and a brief analysis of the study performed during construction are also considered. Ключевые слова: коррозия, фундаментная плита, стекловолокно, прутья, арматура, бетон, армирование, датчики, устройства, прочность Keywords: corrosion, foundation plate, fiberglass, rods, reinforcement, concrete, reinforcement, sensors, devices, strength. ________________________________________________________________________________________________ Вступление увеличить толщину бетонного покрытия и указать Коррозия стальной арматуры является серьезной специальные дорогостоящие процедуры (например, проблемой во всем мире. Грунтовые воды и почва гидроизоляцию), защищающие стальную арматуру могут быть очень агрессивной средой для стальной от агрессивной среды при проектировании конструк- арматуры в конструкциях, особенно для фундамен- ций. Тем не менее, предпринятые процедуры не мо- тов. Коррозия и износ могут привести к дорогостоя- гут гарантировать 100% защиту. Поэтому стеклопла- щему ремонту, снижению долговечности и срока стиковая арматура является более выгодной альтер- службы бетонных конструкций. Поэтому в целях нативой, так как экономична, схожа по прочностным предотвращения таких случаев инженеры должны характеристикам, устойчива к агрессивным средам и __________________________ Библиографическое описание: Усманходжаева Л.А., Нигматжонов Д.Г., Адхамов О.И. Применение стеклопла- стиковой арматуры для армирования фундаментной плиты 15-этажного жилого дома // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8811
№ 2 (71) февраль, 2020 г. лёгкая в эксплуатации (при монтаже арматуры фун- Российским кодексом для конструкций из армиро- даментной плиты можно избежать использования ванных волокном полимеров СП 63.13330.2012 [1]. кранов). Плоские фундаментные плиты были усилены Массовое применение стеклопластиковой арма- прямыми брусками из стеклопластика диаметром туры было выполнено впервые в России в фунда- 18… 22 мм (рис1), пропитанные эпоксидной смолой ментной плите 15-этажного жилого здания. Фунда- для обеспечения перераспределения напряжений в ментная секция представляет собой монолитную же- волокнах и покрытые песком, для предотвращения лезобетонную плиту толщиной 400, 700, 750 и 1050 микроперегибания волокон. Арматурная сетка имеет мм. Габаритные размеры по внешним осям состав- типичный интервал 200 мм. Области с максималь- ляют 49,8 × 15,0 м. Высота фундаментной плиты со- ными отрицательными и положительными момен- ставляет -3,930 м. Фундаментная плита разработана тами (под стенами, колоннами и между ними соот- бетоном В30, морозостойкостью F150, водостойко- ветственно) были усилены дополнительными стерж- стью W6. В целях усиления фундаментной плиты и нями. Диаметры стеклопластиковой арматуры были защиты от коррозии было спроектирована арматура выбраны с учётом того, что растрескивание можно из стеклопластика. лучше контролировать с помощью арматур малых диаметров большого количества. Из-за невозможно- Каркас фундаментной плиты сти изготовления изогнутых элементов с помощью Расчёт был произведён в программном ком- стеклопластиковых стержней, все изогнутые эле- плексе ЛИРА-САПР. Фундаментные плиты и верти- менты усиления, такие как С-образные и П-образные кальные стены были жестко связаны вместе со сталь- арматурные каркасы были разработаны стальной ар- ными соединительными арматурными стержнями, матурой. чтобы сформировать монолитную раму. Конструк- ция фундаментной плиты как двухстороннего изги- бающего элемента была выполнена в соответствии с Рисунок 1. Армирование фундаментной плиты из стеклопластика 15-этажного жилого здания в г. Москва, Россия Конструкция плиты Когда температура упала до -15°C, использова- Фундаментная плита была возведена зимой 2017- ние нейлоновых кабельных стяжек из небьющегося 2018 года, когда температура колебалась от -15°C до полиамида, шириной 5 мм, оказалось лучшим мето- +5°C. Выемка котлована глубиной до 3,5 м началась дом связывания арматурных стержней. Строители в октябре 2017 г. с помощью бульдозеров и экскава- могли ходить по ним и собирать каркас фундамент- торов. Фундамент состоял из искусственной засыпки ной плиты. Нейлоновые стяжки доказали свою эф- среднего крупнозернистого песка высотой 2,5 м и фективность. фундаментной плиты высотой 0,7 м. Арматурные стержни из стеклопластика были поставлены в де- Заливка бетона продолжалось в течение 18 часов кабре 2017 года. с контролем температуры бетона и консистенции. На На фундаментной плите экспериментально оце- седьмой и четырнадцатый день после отверждения нивались различные способы обвязки прутков: бетона фундаментной плиты были проведены испы- тания. Результаты показали успешное отверждение традиционные - связывание арматуры с ис- фундаментной плиты. пользованием стальных прутьев Контроль и исследование. нетрадиционных - с помощью кабельных стя- Контроль осуществлялся для обеспечения без- жек. опасности возведения и содержания возводимого здания. Он был выполнен для того, чтобы проверять 77
№ 2 (71) февраль, 2020 г. качество и точность строительства, выявлять несоот- устройств скольжения и было выявлено, что осадка ветствие зарегистрированных параметров к проекту, фундаментных плит составила 0,0004...0,0012 мм и а также определить риск отклонений. не превысила предельно допустимого значения в 0.0016 мм. Параметры фундаментной плиты соответ- Деформация стержней из стекловолокна в бетон- ствовали проектным данным и не было выявлено су- ной плите контролируется с помощью одноосных щественных отклонений. тензометрических датчиков. Выбирались места с максимальным изгибным напряжением, где тензо- Выводы. метрические датчики были подключены к тензомет- В данной работе представлено первое в мире рическим измерениям. Данные мониторинга реги- применение прутков из стеклопластика в двухпози- стрировались не реже двух раз в месяц на каждом но- ционных плоских плитах фундамента для 15-этаж- вом этапе строительства. ного жилого дома в г. Москва, Россия. На основании результатов, представленных в Чтобы найти скрытые опасности подповерхност- настоящей работе, можно сделать следующие вы- ной бетонной плиты (такие как сегрегация бетона, го- воды: прутки из стеклопластика могут быть эффек- ризонтальные трещины, посторонние объекты) при- тивной и коррозионностойкой альтернативой для менялся неразрушающий геофизический метод с ис- предотвращения коррозии стальной арматуры и по- пользованием наземной радиолокационной станции. вышение долговечности, экономичности жизненного Осадка фундаментных плит и растрескивание, вы- цикла и снижения стоимости строительства. званные возрастающей нагрузкой в процессе возве- дения, регистрируются с помощью мониторинга Список литературы: 1. www.researchgate.net/GFRP reinforced foundation slab design for 15 storey residential building. Какуша В., Кор- нев О., Ковалёв М., Лапшин А., Литвинов Е. Международная конференция SP-XXX—1.Июнь 2018. 2. Проект выполнен проектная фирмой ООО \" ПИК Проект» (Г. Москва) и ООО \"Гален\" - производителем арматурных стержней из стеклопластика - (г. Чебоксары, Россия) 3. ГОСТ 31938-2012. СП 63.13330.2012 [1] Усиленные волокном полимерные стержни. Технические пара- метры. 4. Бетонные колонны, армированные стеклопластиком. Мадатян С. А., Лапшинов А. 11-я Международная кон- ференция по волокнистым армированным полимерам в железобетонных конструкциях (FRPRCS-11). Гима- райнш, Португалия. 2013 78
ДЛЯ ЗАМЕТОК
Научный журнал UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ № 2(71) Февраль 2020 Часть 1 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 54434 от 17.06.2013 Издательство «МЦНО» 123098, г. Москва, улица Маршала Василевского, дом 5, корпус 1, к. 74 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+
Search
