close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

«Ukr.Tech.Fest»: матеріали ІІ міжрегіон. вист.-конф. винахідн. мистецтва

код для вставкиСкачать
Збірник містить доповіді та повідомлення ІІ міжрегіональної виставки-конференції винахідницького мистецтва, присвячені науково-технічним розробкам, перспективним раціоналізаторським пропозиціям та винаходам у різноманітних стратегічно важливих сфера
МІНІСТЕРСТВО КУЛЬТУРИ УКРАЇНИ
ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА НАУКОВА БІБЛІОТЕКА ім. В. Г. КОРОЛЕНКА
ХАРКІВСЬКА ОБЛАСНА РАДА ТОВАРИСТВА
ВИНАХІДНИКІВ І РАЦІОНАЛІЗАТОРІВ
«Ukr.Tech.Fest»
Матеріали ІІ міжрегіональної виставки-конференції
винахідницького мистецтва
(м. Харків, 20–21 травня 2015 р.)
Харків 2015
2
УДК [001.894:316.422.44](477)(063)
ББК 30у.я431
У 45
Укладачі: Ганна Валеріївна Прохорова
Іван Валерійович Бондаренко
У 45
«Ukr.Tech.Fest» : матеріали ІІ міжрегіон. вист.-конф. винахідн.
мистецтва (Харків, 21–22 трав. 2015 р.) / М-во культури України,
Харків. держ. наук. б-ка ім. В. Г. Короленка, Харків. обл. рада Т-ва
винахідників і раціоналізаторів України ; [уклад.: Г. В. Прохорова,
І. В. Бондаренко]. – Харків, 2015. – 85 с.
Збірник містить доповіді та повідомлення ІІ міжрегіональної виставки-конференції
винахідницького мистецтва, присвячені науково-технічним розробкам, перспективним
раціоналізаторським пропозиціям та винаходам у різноманітних стратегічно важливих
сферах науково-технічної діяльності в Україні.
Видання буде цікавим і корисним винахідникам, виробникам, підприємцям,
інвесторам, науковцям, аспірантам, студентам вищих навчальних закладів.
УДК [001.894:316.422.44](477)(063)
ББК 30у.я431
© Харківська державна наукова
бібліотека ім. В. Г. Короленка, 2015
3
ЗМІСТ
Передмова .................................................................................................................. 4
Бондаренко І. В. Ціною дерзань досягається прогрес ........................................ 5
Ємельянова І. А., Блажко В. В. Двороторний турбулентний змішувач для
приготування сухих будівельних сумішей ........................................................... 12
Емельянова И. А., Анищенко А. И., Стоянов Ф. А. Определение
рациональных режимов работы бетоносмесителя гравитационнопринудительного действия ..................................................................................... 17
Емельянова И. А., Задорожный А. А, Меленцов Н. А. Влияние средних
скоростей движения бетонной смеси по каналам различных шиберных
устройств на производительность бетононасосов с гидравлическим
приводом .................................................................................................................. 22
Кудін Д. В. Електросорбційний очищувач води з нанопористими карбоновими
електродами ............................................................................................................. 29
Лукьянченко В. В., Володькова Н. В. Компрессионно-дистракционный
аппарат внешней фиксации для остеосинтезу ..................................................... 36
Піхтарь О. В. Засоби для ефективного опромінення рослин в теплиці .......... 42
Саенко Н. В., Попов Ю. В., Корх А. И. Огнезащитные эпоксиаминные
композиции с пониженным дымообразованием для строительных
конструкций и изделий ........................................................................................... 49
Скоромец Ю. Г. Линейный двигатель на транспортном средстве .................. 54
Скрипинец А. В., Гапеев С. А. Эффективные вибропоглощающие
эпоксиуретановые материалы ..................................................................................................... 61
Данченко Ю. М., Качоманова М. П., Быков Р. А., Барабаш Е. С.,
Антонов А. В. Антикоррозионные композиционные эпоксиполимерные
материалы строительного назначения .................................................................. 68
Данченко Ю. М., Качоманова М. П., Журавлёв Ю. В., Быков Р. А.,
Скрипинец А. В., Попов Ю. В., Саенко Н. В., Видинёв А. О. Компьютерная
программа «Программа "Композит"» ................................................................... 74
Малясова М. Г. Противорецидивное устройство для фиксации стоп у детей
при лечении косолапости ....................................................................................... 79
Відомості про авторів ...................................................................................................................... 83
4
ПЕРЕДМОВА
Неможливо уявити світ без винаходів. Саме завдяки кращим ідеям
відбуваються великі звершення і зміни в нашому житті. Винахідники і
раціоналізатори працюють для полегшення повсякденності, для кращого і
гармонійнішого життя. З кожною новою епохою значення винахідництва
зростає. Нині людство переходить до інноваційного типу прогресу, тож
важливим завданням стає знайти якомога більше творчих людей, здатних до
інноваційної діяльності, навчити їх поєднувати знання і практику. Один із
кроків на шляху до цього був зроблений 21 травня 2015 р. у Харківській
державній науковій бібліотеці ім. В. Г. Короленка. Цього дня відбувся
фінальний
етап
Відкритої
міжрегіональної
виставки-конференції
винахідницького мистецтва «Ukr.tech.fest». Мета заходу – популяризація
науково-технічної творчості, підвищення престижності наукової діяльності і
розвиток інноваційного потенціалу студентів та молодих науковців України.
Автор і координатор проекту Іван Валерійович Бондаренко – аспірант
Донецького національного технічного університету, власник семи патентів на
винаходи та корисні моделі. Зараз він переїхав до Харкова. Перший фестиваль
наукових винаходів «Don.tech.fest» проходив у Донецьку у 2014 р., але через
складну ситуацію в цьому регіоні захід переїхав до Харкова. Тут молодий
вчений продовжив активно займатися наукою та ініціював більш масштабний
захід – «Ukr.tech.fest». Ідею фестивалю в Харкові підтримали Товариство
винахідників і раціоналізаторів України та Харківська державна наукова
бібліотека імені В. Г. Короленка. Вибір бази проведення заходу – не
випадковий, адже відділ науково-інформаційного забезпечення інноваційних
процесів цієї бібліотеки активно популяризує передові науково-технічні
досягнення, залучає молодь до науково-технічної творчості і перебуває в
авангарді винахідницької, раціоналізаторської діяльності та інноваційного
розвитку Харкова і регіону.
До публікації оргкомітетом фестивалю відібрані кращі з надісланих робіт,
в яких висвітлені результати наукових досліджень з актуальних питань
винахідницької та раціоналізаторської діяльності. Наприкінці збірника
містяться відомості про авторів доповідей.
Видання буде цікавим і корисним винахідникам, виробникам,
підприємцям, інвесторам, науковцям, аспірантам, студентам вищих навчальних
закладів.
5
ЦІНОЮ ДЕРЗАНЬ ДОСЯГАЄТЬСЯ ПРОГРЕС
Бондаренко І. В.
Молоді українські винахідники – учасники фестивалю представили
поважній публіці свої унікальні інновації, здатні змінити світ на краще вже
завтра. Гості отримали можливість буквально доторкнутися до технологій
майбутнього, поспілкуватися зі справжніми «кулібіними» і, звичайно ж,
поринули в чарівну атмосферу креативної культурної програми наукового
заходу.
У
межах
фінального
етапу
Відкритої
міжрегіональної
виставки-
конференції винахідницького мистецтва «Ukr.tech.fest» представлено 15
кращих унікальних інноваційних проектів українських новаторів з різних
куточків нашої країни, відібраних висококваліфікованою експертною комісією
з понад 80 поданих заявок.
Незважаючи на складності сучасної ситуації у проекті цього року взяли
участь представники багатьох регіонів України. У фіналі були представлені
роботи вчених-винахідників з Києва, Чернігова, Львова, Полтави, Мелітополя,
Харкова, Сімферополя та інших міст. Розробники продемонстрували високий
рівень технологій у різноманітних стратегічно важливих сферах науковотехнічного прогресу. Презентовані технічні рішення здатні вже сьогодні
вивести на якісно новий рівень обладнання для нанотехнологічного очищення
питної води від солей та інших шкідливих домішок, створити новітні матеріали
та обладнання, що дозволяють значно прискорити, підвищити якість і
здешевити більш ніж у п’ять разів базові технологічні процеси сучасного
будівництва, створити унікальні вітчизняні медичні апарати для лікування
найскладніших поранень, отриманих бійцями АТО під час бойових дій на
Донбасі, а також значно поліпшити і модернізувати сільське господарство,
двигунобудування, переробку відпрацьованих паливно-мастильних матеріалів
тощо.
6
Журі
високо
«Ukr.tech.fest»
оцінило
проект
«Протирецидивний
пристрій для фіксації стоп у дітей при лікуванні клишоногості»
директора компанії ТОВ «Делмед» М. Г. Малясової (Харків). Ця
розробка дозволяє ефективно і максимально комфортно лікувати дитяче
захворювання на клишоногість. Спроби лікувати клишоногість робилися
з давніх часів, перші праці про виправлення цього дефекту належать
Гіппократу.
Частота
клишоногості
висока,
близько
1%.
Цим
і
обумовлюється актуальність винаходу. Для батьків хворої дитини дуже
важливо, щоб коригуючі пристрої завадавали якнайменше дискомфорту
малюкові під час носіння. Однак пристрої, що застосовуються сьогодні,
мають ряд недоліків (відсутність градуйованої шкали на планках,
необхідність окремих комплектів планок, громіздкість та ін.). На думку
експертів,
представлена
корисна
модель
певною
мірою
раціоналізаторськи усуває ці недоліки і не має технічних аналогів.
Модель
містить
велику
кількість
нових
вузлів
і
досить
багатофункціональна. Пристрій забезпечує стабільну фіксацію механізмів
тильного згинання стоп і механізм регуляції відстані між черевичками в
заданому
положенні.
Це
підвищує
експлуатаційну
надійність
використання пристрою, зменшує його габарити і вагу в середньому на
16–18% і розширює функціональні можлиі.
7
Рис.1. Протирецидивний пристрій для фіксації стоп у-дітей при лікуванні
клишоногості
Інженер-конструктор
Н. В. Володькова
І
представила
категорії
компанії
ТОВ
«Інмайстерс»
«Компресійно-дистракційний
апарат
зовнішньої фіксації для остеосинтезу» – розробку, необхідну сьогодні у
військових госпіталях. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я,
травматизм унаслідок інвалідизації й смертності посідає третє місце в світі, а в
осіб молодого, працездатного віку виходить на перше місце. Цим обумовлена
актуальність цієї корисної моделі. Потрібно також підкреслити, що ситуація на
Сході України додає зростання травматизму (кульові, осколкові поранення),
лікування яких є надзвичайно складним. Експерти «Ukr.tech.fest» вважають, що
винайдений
компресійно-дистракційний
апарат
для
трансдермального
(зовнішнього) остеосинтезу дозволяє здійснювати всі необхідні маніпуляції для
дистракції уламків, утворення діастазу з подальшою компресією. У ньому є
додаткові вузли та раціональні доповнення, що не мають технічних аналогів і
дають істотну перевагу при використанні в травматологічній та ортопедичній
практиці. Це дозволить поліпшити результати лікування складних переломів
8
довгих трубчастих кісток, сприятиме зниженню інвалідизації та смертності. Як
зазначає автор винаходу, застосування апарату може дозволити зберегти
рухливість і роботу суглоба пошкодженої кінцівки навіть при найскладніших
осколкових переломах рук або ніг солдатів Збройних сил України. При цьому
представлений винахід у рази дешевший за закордонні аналоги. Експертна
комісія
проекту
вважає
за
доцільне
рекомендувати
цей
апарат
для
впровадження в клініках та науково-дослідних інститутах травматології та
ортопедії.
Рис.2. Інженер-конструктор компанії ТОВ
«Інмайстерс» Н. В. Володькова
Рис. 3. Компресійно-дистракційний апарат
зовнішньої фіксації для остеосинтезу
Молодшим науковим співробітником Національного наукового центру
«Харківський фізико-технічний інститут» Д. В. Кудіним у презентації проекту
«Електросорбціонний очищувач води» був представлений новий апарат для
підвищення якості води. Проблема очищення води є найактуальнішим
питанням у сучасному світі і створення простого, ефективного інструменту для
цього дозволяє зменшити витрати на очищення трубопроводів від відкладень,
зменшити загальну вартість водопідготовки. Безсумнівним достоїнством
роботи є застосування наноматеріалу – карбонового електроду, який забезпечує
високу ефективність роботи, що робить цю інновацію досить важливою для
нашої країни.
Представниця Таврійського державного агротехнологічного університету,
магістрант І курсу О. В. Піхтарь (Мелітополь) продемонструвала розробку
9
«Кошти для ефективного освітлення рослин у теплиці», що дозволяє
досягти ефективного циклу освітлення рослин, відповідного світловому дню
конкретної широти.
Інженер ТОВ «Інтегрейтед Текнікал Віжн ЛТД», Ю. Г. Скоромец
(Чернігів) представив проект «Лінійний двигун для транспортних засобів»,
що забезпечує високу надійність і довговічність запропонованої конструкції
силового агрегату, в порівнянні з двигунами внутрішнього згоряння високу
економічність і збалансованість.
Варто також відзначити особливу активність у проекті Харківського
національного університету будівництва та архітектури, представники якого
презентували
такі розробки, як
вібропоглинаючі полімерні матеріали,
технологічні комплекти малогабаритного обладнання для приготування
будівельних сумішей, вогнезахисне полімерне покриття, що спучується тощо.
До всіх представлених розробок у межах фінального етапу проекту
Відкритої міжрегіональної виставки-конференції винахідницького мистецтва
«Ukr.tech.fest» присутніми інвесторами був виявлений інтерес. Так, наприклад,
голова комітету зі сприяння комерціалізації інноваційної діяльності та науковотехнічних розробок при Луганській регіональній торгово-промисловій палаті
Петро Михайлович Шевченко висловив готовність співпрацювати з авторами
багатьох проектів.
«Ukr.Tech.Fest» є комплексною науково-культурною ініціативою. Адже
все в цьому світі прагне до гармонії. І наш проект також. Наука і культура
завжди нерозривні. Фестиваль наукових винаходів мав цікаву культурнорозважальну програму. Гостей та учасників виставки інновацій очікувало
захоплююче
знайомство
з
талановитими
представниками
культурної
громадськості Харкова. Своєю творчістю порадував лауреат всеукраїнських
конкурсів і фестивалів, надзвичайно обдарований колектив ансамблю «Аніме».
10
Виступ колективу «Академічний студентський хор ХНУ ім. В. Н.Каразіна»
Також дивовижними талантами своїх вихованців свято інновацій
прикрасив один з провідних мистецьких вузів України, науково-методичний
центр музичного та театрального освіти Слобожанщини – Харківський
національний університет мистецтв імені І. П. Котляревського.
Виступ студентки Харківського музичного училища ім. Б. М. Лятошинського
О. Вітохіної
11
Виступ студента Харківського національного університету мистецтв
ім. І. П.Котляревського І. Чередниченка
Цього року проект був організований за підтримки Товариства
винахідників і раціоналізаторів України та харківської громадської молодіжної
організації «МІСТ».
Конференція
Учасники
завершилася
фіналу
нагородженням
Відкритої
кращих
міжрегіональної
винахідників.
виставки-конференції
винахідницького мистецтва отримали призи від партнерів проекту – ТОВ
«Артемівський
електротехнічний
завод»,
ТОВ
науково-виробниче
підприємство «ES Полімер» і магазин комп'ютерної техніки «Netcraft».
Як автор і координатор проекту «Ukr.tech.fest» висловлюю особливу
подяку
колективу
Харківської
державної
наукової
бібліотеки
ім. В. Г. Короленка за неоціненну допомогу і підтримку в підготовці та
проведенні фестивалю українських інновацій.
12
ДВОРОТОРНИЙ ТУРБУЛЕНТНИЙ ЗМІШУВАЧ
ДЛЯ ПРИГОТУВАННЯ СУХИХ БУДІВЕЛЬНИХ СУМІШЕЙ
Ємельянова І. А., Блажко В. В.
Пропонується нова конструкція змішувача примусової дії у складі
технологічного комплекту обладнання для приготування сухих будівельних
сумішей різного призначення. Представлені результати експериментальних
досліджень роботи змішувача нової конструкції.
Сучасні сухі будівельні суміші являють собою складні композиції різних
за своїми властивостями компонентів. Поєднання цих компонентів між собою,
та створення однорідної суміші – складне в технічному плані завдання.
Незважаючи на те, що процес змішування сипких матеріалів дуже часто
використовується
в
різноманітних
галузях
(виробництво
скла,
ліків,
металургійній промисловості та ін.) сьогодні існує ряд невирішених питань
щодо підвищеного зносу робочих органів і корпусу змішувача; тривалого часу
на приготування надскладних композицій, що складаються з понад дванадцяти
і більше компонентів; протікання процесів сегрегації під час приготування
суміші та ін. [1].
Зараз для приготування сухих будівельних сумішей застосовуються
технологічні
комплекси,
що
мають
можливість
виготовляти
різні
за
призначенням суміші. Комплекси оснащуються високоякісними дозувальними
пристроями та змішувачами примусової дії з одним або двома валами, на яких
закріплюються різноманітні за формою перемішуючі пристрої [2].
Для приготування сухих будівельних сумішей у малих об’ємах (наприклад,
для індивідуальних потреб будівельної компанії) пропонується новий мінікомплекс (рис. 1).
13
Рис. 1. Технологічний комплект обладнання для приготування сухих будівельних сумішей
1 – змішувач; 2 – фасувальна машина; 3 – бункер піску; 4 – силос цементу; 5 – ваговий
дозатор; 6 – різник фібри; 7 – шнековий живильник; 8 – бункер заповнювачів; 9 – бункер
в'яжучого.
Якість сухих будівельних сумішей залежить від багатьох факторів та
основним з них є однорідність суміші. З метою вирішення проблеми
приготування якісної (однорідної) будівельної суміші пропонується нова
конструкція змішувача (рис. 2).
Рис. 2. Схема змішувача примусової дії для приготування сухих будівельних сумішей
1 – корпус; 2, 3 – завантажувальні отвори; 4, 5 – розвантажувальні отвори; 6,7. – заслонки;
8, 9 – пневмоциліндри; 10 – фланці; 11, 12 – вали; 13,14 – ротори з лопатями; 15, 16 –
електродвигуни; 17, 18 – пасові передачі; 19 – блок керування.
14
Змішувач працює таким чином. Заздалегідь віддозовані компоненти
будівельної суміші через завантажувальні патрубки 2 і 3 подаються в корпус 1
та потрапляють в зону дії роторів з лопатями 13, 14. Завдяки обертанню роторів
у протилежні боки з частотою n1 = n2 = 300 хв-1, та куту встановлення лопатей β
= 55... 60º, частинки суміші інтенсивно перемішуються і набувають значних
радіальних та аксіальних швидкостей, що сприяє виникненню аксіального
напору, який перевищує опір сил тертя о стінки корпусу та сили тяжіння. Під
дією роторів з лопатями 13, 14, які обертаються, суміш переводиться у
зважений стан і спрямовується в осьовому напрямку до звуженої частини
правого та лівого конусів 1, одночасно набуваючи обертового руху. Тому
переміщуючись до звуженої частини корпуса 1 два протилежно спрямовані
потоки проходять один повздовж іншого та потрапляють у протилежно
розташовані частини корпусу. Остаточне перемішування компонентів суміші
відбувається за рахунок багаторазового переміщення компонентів суміші з
правої у ліву частину корпуса 1 та інтенсивного переміщення часток з одного
потоку в інший, що прискорює процес перемішування.
Після приготування суміші заслінки 6 і 7 піднімаються за допомогою
пнемоциліндрів 8, 9.
Для перевірки ефективності роботи змішувача (рис. 3) та підтвердження
можливості його використання у складі технологічного комплекту з
приготування сухих будівельних сумішей (рис. 1) був спланований та
проведений активний факторний експеримент.
15
Рис. 3. Змішувач примусової дії для приготування сухих будівельних сумішей
Як фактори, що впливають на ефективність роботи змішувача, були
обрані:
Х1 – частота обертання робочих органів n, об/хв;
Х2 – час перемішування компонентів t, сек;
Х3 – коефіцієнт завантаження корпусу змішувача К3, %.
У ході проведення експерименту готувалась суміш, яка складалась з
чотирьох ключових компонентів (a, b, c, d):
компонент а – вміст складав 15%;
компонент b – вміст складав 50%;
компонент с – вміст складав 15%;
компонент d – вміст складав 20%.
Однорідність
суміші
визначалась
за
допомогою
відбору
проб
приготовленої суміші та відсіювання з цих проб «маркерного» компонента d,
процентний вміст якого і визначав якісний склад суміші.
Обробка експериментальних даних дала можливість побудувати графічну
залежність (рис. 4), що візуально відображає вплив факторів на однорідність
суміші.
16
Рис. 4. Графічна залежність однорідності суміші від впливу факторів
Характер кривих, представлених на рис. 4, свідчить про значний вплив
обраних факторів на якісний показник роботи змішувача.
На графіках 1–2 видно, що збільшення частоти обертання робочого органу
та часу, що витрачається на приготування суміші, позитивно впливає на ступінь
однорідності суміші. Ефект від підвищення частоти обертання можна пояснити
збільшенням швидкості циркуляції часток суміші та їх спрямуванням у
повздовжньому напрямку з однієї зони змішувача в іншу. З графіка 2 видно, що
якісна суміш (f -5…7%) формується вже на 25–30 с., тому перевищення цього
часу не раціонально для цього виду змішувача.
Збільшення коефіцієнта завантаження корпуса змішувача негативно
впливає на ступінь однорідності суміші. Для даної конструкції змішувача
рекомендованим значенням коефіцієнта можна вважати Кз = 37–45%.
Результати попередніх експериментальних досліджень нового зразка змішувача
примусової дії підтверджують ефективність використання таких машин у
складі технологічних комплексів для приготування сухих будівельних сумішей.
17
Згідно з даними графіків 1–2 (рис. 4) змішувач має потенціал щодо
приготування сухих будівельних сумішей, до яких висуваються значні якісні
вимоги.
Література
1. Першин
В.
Ф. Переработка
сыпучих
материалов в
машинах
барабанного типа / В. Ф. Першин, В. Г. Однолько, C. В. Першина. – Москва :
Машиностроение, 2009. – 220 с.
2. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками: пер. с пол. –
Ленинград : Химия, 1975. – 384 с
3. Назаренко І. І. Машини і устаткування підприємств будівельних
матеріалів.
Конструкції
та
особливості
експлуатації
/
І. І. Назаренко,
О. В. Туманська. – Київ : Вища шк., 2004. – 590 с.
4. Назаренко І. І. Машини для виробництва будівельних матеріалів. –
Київ : КНУБА, 1999. – 488 с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
БЕТОНОСМЕСИТЕЛЯ ГРАВИТАЦИОННО-ПРИНУДИТЕЛЬНОГО
ДЕЙСТВИЯ
Емельянова И. А., Анищенко А. И., Стоянов Ф. А.
В Харьковском национальном университете строительства и архитектуры
на кафедре механизации строительных процессов был создан бетоносмеситель,
объединяющий
в
себе
положительные
стороны
гравитационного
и
принудительного способов перемешивания. Бетоносмеситель гравитационнопринудительного действия (рис. 1, 2) состоит из корпуса цилиндрической
формы,
на
внутренней
поверхности
которого
закреплены
лопатки,
установленные рядами по периметру вдоль всей его длины [1; 2; 3; 4]. В
середине корпуса размещен горизонтальный вал с лопатками, которые
18
закреплены на нем по винтовой линии. Корпус смесителя и лопастной вал
вращаются в противоположных направлениях.
Корпус бетоносмесителя 6 (рис. 1) опирается на раму 13. К внутренней
поверхности корпуса 6 прикреплены лопатки 12. В центре корпуса расположен
горизонтальный вращающийся вал 7 с лопатками 11, который опирается на
роликоопоры 10 с подшипниковыми узлами 9.
От электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 передается
крутящий момент к редуктору 3. В свою очередь, от вала редуктора через
муфту 4 крутящий момент передается к приводному валу и приводит в
действие цепную передачу 5, цепь которой закреплена на внешней поверхности
корпуса смесителя 6, что приводит его во вращение. Через другую
клиноременную
передачу
начинает
вращаться
лопастной
вал
7
с
закрепленными на нем лопатками 11.
Рис. 1. Бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия, работающий в
каскадном режиме
1 электродвигатель; 2 клиноременная передача; 3 червячный редуктор; 4 втулочнопальцевая муфта; 5 цепная передача; 6 корпус; 7 вал; 8 крышка; 9 подшипниковые
узлы; 10 роликоопоры; 11 лопатки вала; 12 лопатки корпуса; 13 рама
бетоносмесителя.
К
корпусу
бетоносмесителя
6
прикреплена
крышка
13,
которая
перекрывает загрузочно-разгрузочное отверстие машины и при необходимости
открывается или закрывается. Такой бетоносмеситель может работать как
самостоятельная машина, так и в технологических комплектах оборудования
различной производительности и назначения.
Для
определения
рациональных
гравитационно-принудительного
режимов
действия
работы
был
бетоносмесителя
использован
метод
19
планированного
эксперимента
[5; 6].
Характеристиками
работы
бетоносмесителя являются: прочность контрольных образцов бетона на сжатие,
его производительность, затраты мощности на приготовление бетонной смеси.
Для исследований бетоносмесителя взяты следующие факторы: частота
вращения корпуса и лопастного вала, схема установки лопаток на корпусе и на
горизонтальном валу, водоцементное отношение, время перемешивания,
коэффициент заполнения объема смесителя бетонной смесью.
На основании полученных уравнений регрессий, построены графические
зависимости, представлены на приведенных рисунках.
Графические зависимости 1 – 3 (рис. 2, 3) свидетельствуют о росте
исследуемых показателей работы машины с ростом частоты вращения корпуса
и лопастного вала, величины которые не должны превышать критическую
величину. Графические зависимости 1
3 (рис. 4) дают возможность
определить рациональный диапазон затрат времени на перемешивание
бетонной смеси. При этом, начиная при времени перемешивания t более 65 с.
наблюдается снижение прочностных показателей бетона, что связано с началом
расслаивания приготовленной бетонной смеси и увеличением затрат мощности.
Согласно графикам (рис. 5) с увеличением водоцементного отношения
показатели прочности контрольных образцов бетона (график 1, рис. 5) и
мощность на ее приготовление (график 3, рис. 5) уменьшаются, а
производительность несущественно увеличивается (график 2, рис. 5).
nв = 55 мин-1; Кз = 0,5; t = 75 с; В/Ц = 0,45
Рис. 2. Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от частоты
вращения корпуса бетоносмесителя
20
nк = 16 мин-1; Кз = 0,5; t = 75 с; В/Ц = 0,45
Рис. 3. Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от частоты
вращения вала бетоносмесителя
nк = 16 мин-1; nв = 55 мин-1; Кз = 0,5; В/Ц = 0,45
Рис. 4. Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от времени
приготовления бетонной смеси
nк = 16 мин-1; nв = 55 мин-1; Кз = 0,5; t = 75 с
Рис. 5. Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от
водоцементного отношения
Характер графических зависимостей (рис. 5) свидетельствует о том, что
бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия более эффективно
работает на малоподвижных бетонных смесях, что подтверждают прочностные
показатели бетона. При этом, можно констатировать, что характер кривых,
21
представленных на рис. 2
5, свидетельствует о том, что выбранные диапазоны
варьирования исследуемыми параметрами, которые определяют рабочий
процесс перемешивания в смесителе (рис. 1), выбраны близкими к
рекомендуемым, полученнім в результате проведенных исследований. Кроме
того, численные значения графических зависимостей затрат мощности и
производительности, найденные экспериментальным путем, практически
совпадают с результатами теоретических зависимостей [7]. Расхождение
составляющей не более 3…5 % (рис. 4, 5).
Таким
образом,
наилучшие
показатели
работы
бетоносмесителя
гравитационно-принудительного действия, согласно приведенным графическим
зависимостям, достигнуты при следующих диапазонах рабочих параметров:
– частоте вращения корпуса nк = 18…20 мин-1;
– частоте вращения лопастного вала nв = 60…65 мин-1;
– времени на приготовление бетонной смеси t = 65…70 с;
– водоцементном отношении В/Ц = 0,36..0,4.
Выводы:
1. Раскрыты конструктивные особенности нового бетоносмесителя
гравитационно-принудительного действия.
2. Найдены рациональные диапазоны рабочих параметров машины,
которые позволяют эксплуатировать её с наибольшей эффективностью.
Литература
1. Емельянова И. А. Современные строительные смеси и оборудование для
их приготовления / И. А. Емельянова, О. В. Доброходова, А. И. Анищенко. –
Харьков : Тимченко, 2010. – 146 с. : ил.; табл.
2. Бетоносмесители, работающие в каскадном режиме / И. А. Емельянова,
А. И. Анищенко, С. М. Евель и др. – Харьков: Тим Паблиш Груп, 2012. –
146 с. : ил., табл.
22
3. Емельянова И. А. Определение минимальной частоты вращения корпуса
бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия на момент схода
частиц бетонной смеси с лопаток / И. А. Емельянова, А. И. Анищенко //
Механизация стр-ва. – 2012. – № 1. – С. 2 – 5.
4. Analysis of the operation of concrete mixer with gravitational and forced
action / И. А. Емельянова и др. // Proceedings «HEAVY MACHINERY – HV
2011»
The seventh international triennial conference:
Kraljevo, Serbia. – 2011. –
Session B. – S. 11 – 14.
5. Бондарь А. Г. Планирование эксперимента в химической технологии /
А. Г. Бондарь, Г. А. Статюха. – Киев : Вища шк., 1976. – 184 с.
6. Ахназарова С. Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической
технологии: учеб. пособие для химико-техн. вузов / С. Л. Ахназарова,
В. В. Кафаров. – Москва : Высш. шк., 1978. – 319 с., ил.
7.
Ємельянова
І. А. Визначення
основних
показників
роботи
технологічного комплекту обладнання, що складається з бетонозмішувача
гравітаційно-примусової
дії
та
стрічково-скребкового
живильника
/
І. А. Ємельянова, А. І. Аніщенко // Зб. наук. пр. ПолтНТУ. Сер. Галуз.
машинобуд., буд-во – Вип. 1 (31) – Полтава, 2011. – С. 29 – 35.
ВЛИЯНИЕ СРЕДНИХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
ПО КАНАЛАМ РАЗЛИЧНЫХ ШИБЕРНЫХ УСТРОЙСТВ
НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БЕТОНОНАСОСОВ
С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
Емельянова И. А., Задорожный А. А, Меленцов Н. А.
В условиях строительной площадки широко используются бетононасосы с
гидравлическим
устройств
у
приводом.
современных
Шиберные
бетононасосов
устройства
с
распределительных
гидравлическим
приводом
характеризуются сложным путем прохождения бетонной смеси через их каналы
23
в нагнетательный трубопровод. Известные конструкции распределительных
устройств, в силу сложности решения принципиальных схем, не обладают
простотой обслуживания и ремонта. В связи с этим предложено новое
конструктивное решение шиберного устройства распределительного узла
бетононасоса с гидравлическим приводом, работа которого анализируется с
позиций движения бетонной смеси по одному из его каналов.
Обоснование
гидравлических
целесообразности
бетононасосах
использования
нового
в
шиберного
двухпоршневых
распределительного
устройства, характеризующегося простотой конструкции и минимальными
затратами времени на проведение ремонтов. Научные и практические
результаты в сравнении с аналогами. Найденные зависимости для определения
средней
скорости
движения
бетонной
смеси
по
каналам
разных
конструктивных решений распределительных устройств позволяют определить
производительность насосов с учетом результатов проведенных исследований.
Установлено,
что
по
сравнению
с
существующими
конструкциями
распределительных устройств у современных бетононасосов предлагаемое
запатентованное устройство является наилучшим.
Как показали результаты проведенных исследований, на эффективность
работы бетононасосов с гидравлическим приводом оказывают влияние
конструктивные особенности шиберных распределительных устройств [1].
Рассмотрению
подлежат
наиболее
распространенные
шиберные
распределительные устройства, которые сопоставляются с новой конструкцией
такого устройства (рис.1а, 1б, 1в).
В случае, если бетонная смесь, проходя через шиберное устройство по
каналу, с одной стороны, контактирует с металлической стенкой, а с другой
стороны – с бетонной смесью (рис.1а), следует учитывать различие условий
возникновения сдвиговых напряжений, возникающих в слоях бетонной смеси,
поступающей из транспортных цилиндров бетононасоса.
24
а)
б)
в)
Рис.1. Фрагменты распределительных шиберных устройств
а) новое распределительное шиберное устройство;
б) S-образное распределительное шиберное устройство,
в) рок-шибер.
Бетонная смесь рассматривается как бингамовская жидкость [2].
Исходя из выполненного анализа работы распределительного устройства
(рис.1а) при r = R
средняя скорость движения потока бетонной смеси по
каналам шиберного устройства определяется как ϑср1 =
ϑ1 + ϑ2
2
.
где ϑ1 – скорость сдвига слоев бетонной смеси по металлической
поверхности;
ϑ2
– скорость движения потока бетонной смеси относительно зоны
шиберного устройства, где находится бетонная смесь.
В конечном итоге, зависимость для определения средней скорости
ϑср1 движения бетонной смеси по каналам шиберного устройства (рис.1а) будет
иметь вид:
  
  
1  λ   2 R
ϑср1 =  
µ  2  1+ τ2

   τ 1
 
2
 

 

2
 − R  − τ   2R
  τ

 1 + 2

   τ1


   

  

 − R  +  λ   2 R − 2 R
  2  
τ

1+ 2
   

τ1

   
2
 

 

2
 − R  − τ   2R − 2 R
 
τ

1+ 2
 

 
τ1


 

 

 − R   .(1)


 


 
где µ – динамическая вязкость транспортируемой бетонной смеси;
R – радиус канала шиберного устройства;
τ 1 – напряжение сдвига слоев бетонной смеси на внутренней поверхности
металлической стенки;
τ 2 – напряжение сдвига при сдвиге смеси по смеси;
25
λ=
Для
∆p
– градиент перепада давления на торцах канала по его длине.
2L
S-образного
шибера
(рис.
1б)
движение
бетонной
смеси
рассматривается по участкам пропускного канала, выполненного в виде
фрагмента металлического трубопровода. Участки «0», «1», «2» показаны на
рис. 2.
Рис. 2. Расчетная схема входного участка S-образного шиберного устройства
Средняя скорость движения бетонной смеси по каналу S-образного
шиберного устройства ϑсp 2 определяется согласно зависимости:


ϑсp 2 =  F3 cos
α
 1
− τ y Sпов 
. (2)
2
 λ ⋅ Sпов
Где Sпов – суммарная площадь поверхностей трех участков шиберного
устройства;
τ y – предел упругости бетонной смеси;
F3
–усилие, возникающее в результате перепада давления на длине
участков 0-2.
Средняя скорость движения бетонной смеси по каналу рок-шибера
(рис.1в) определяется как:
ϑср1 + ϑср 3
''
ϑср 3 =
2
(3)
ϑср1 на входе рок-шибера определяется согласно (1).
26
''
где ϑср3 =
ϑср31 + ϑср32
2
– средняя скорость движения бетонной смеси при
выходе из канала рок-шибера;
ϑср31
– скорость сдвига слоев бетонной смеси по металлической
поверхности;
ϑср32 – скорость движения потока бетонной смеси относительно зоны
шиберного устройства, где находится бетонная смесь.
Средняя скорость движения бетонной смеси по участку «1» определяется
согласно зависимости (1).
При определении ϑср 3'' движения потока бетонной смеси по участку канала
на выходе рок-шибера (рис.1в) следует воспользоваться результатами ранее
проведенных исследований [3].
ϑср31 =
τ 01 1
1
τ
1
1
− +
, ϑср32 = 02 − + 3 . (4)
3
4 3 12τ 01
4 3 12τ 02
где τ 01, 2 =
τ w1, 2
– напряжение сдвига слоев бетонной смеси;
τ y1,2
τ w1, 2 – касательное напряжение на металлической поверхности стенки
канала и на сводообразующей бетонной смеси;
τ y1, 2 – предел упругости соответственно.
Анализ конструктивных решений рассмотренных распределительных
шиберных устройств показал, что наиболее эффективно бетононасос должен
работать с шиберным распределительным устройством (рис.1а).
Таким образом, найденные зависимости для определения ϑср1 , ϑср 2 , ϑср3 (1,
2, 3, 4) позволяют определить
бетононасосов с учетом различных
Следовательно, производительность
приводом с учетом работы шиберных
производительность гидравлических
конструкций шиберных устройств.
бетононасосов с гидравлическим
распределительных устройств может
быть найдена согласно традиционной зависимости П техн = (Qс ) = ϑcpπR 2
при
соответствующей средней скорости движения бетонной смеси по каналам
различных шиберных устройств.
27
В настоящее время бетононасос с гидравлическим приводом и новым
распределительным шиберным устройством как наиболее эффективным из трех
рассмотренных (рис. 1а), запатентован в Украине и находится на стадии
изготовления. На рис. 3 представлен общий вид нового бетононасоса, а на рис.
4 – бетононасос в стадии изготовления.
Рис. 3. Бетононасос с гидравлическим приводом и шиберным распределительным узлом
1 – полозья; 2– загрузочный бункер; 3 – бак для масла; 4 – основной гидронасос; 5–
элекродвигатель привода; 6– регулировочный винт; 7, 7’– силовой гидроцилиндр рабочего
поршня; 8, 8’– рабочий поршень; 9,9’– рабочий цилиндр; 10– шиберный распределительный
узел; 11– бетоновод; 12– гидромотор привода побудителя; 13 – зубчатая передача привода
побудителя; 14 – вал с вертикальными стержнями побудителя; 15 – гидроцилиндры
управления перемещением шиберного распределительного узла; 16 – блок гидравлического
управления гидросистемой бетононасоса (гидрораспределители); 17 – шкаф электрического
управления бетононасосом; 18– рама; 19– задняя стенка корпуса бетононасоса; 20– передняя
стенка корпуса бетононасоса.
28
Рис. 4. Бетононасос с гидравлическим приводом и новым шиберным
распределительным устройством в стадии изготовления.
Литература
1.
Емельянова И. А. Определение производительности бетононасосов
и растворобетононасосов в зависимости от реологических параметров бетонной
смеси / И. А. Емельянова, А. А. Задорожный, Н. А. Меленцов // Наук. вісн.будва / ХДТУБА; ХОТВАБУ. – 2014.– №1. – С.147–149.
2. Емельянова И. А. Анализ движения бетонной смеси по трубопроводам
при использовании двухпоршневых растворобетононасосов согласно модели
Шведова-Бингама / И. А. Емельянова, А. А. Задорожный, Н. А. Меленцов //
Енергоощадні машини і технології: зб. тез Міжнар. наук.-техн. конф. – Київ,
2013 – С. 46–47.
3. Мартынов В. Д. Строительные машины и монтажное оборудование /
В. Д. Мартынов, Н. И. Алешин, Б. П. Морозов. – Москва: Машиностроение,
1990. – 352 с.
4. Пат. № 104755 Украина МПК (20.14.01) F04B 15/00 Бетононасос /
Емельянова И. А., Задорожный А. А., Непорожнев А. С., Меленцов Н. А.;
Заявитель и получатель Харьковский национальный университет строительства
и архитектуры; заявл. 24.10.2011, опубл. 25.04.2013, Бюл. № 5.
29
ЕЛЕКТРОСОРБЦІЙНИЙ ОЧИЩУВАЧ ВОДИ З НАНОПОРИСТИМИ
КАРБОНОВИМИ ЕЛЕКТРОДАМИ
Кудін Д. В.
Забезпечення населення та промисловості прісною водою є актуальною
проблемою, що пов’язано з цілим спектром проблем, серед яких такі: високий
загальний вміст солі, високий вміст нитратів, кальцію, миш'яку та ін. Так,
внаслідок активного використання нітратів у сільському господарстві в Україні,
останнім часом постійно зростає рівень забруднення приповерхневих вод
розчиненими нітратами. Сьогодні у 40–80% відкритих джерел водопостачання
в сільській місцевості (колодязі, неглибокі свердловини тощо) вміст нітратів
перевищує гранично допустиму концентрацію (ГДК). Нітрати мають значний
негативний вплив на здоров'я людини. В організмі при попаданні нітратів
відбувається утворення нітритів, які зв'язують гемоглобін крові. Сьогодні
очищення води від нітратів здійснюється методами іонного обміну та
зворотного осмосу. Обидва згадані методи мають значні недоліки. Іонообмінні
методи засновані на використанні сорбентів, які потрібно регулярно
замінювати або регенерувати, не забезпечується стабільне очищення води, при
цьому відбувається забруднення води частинками сорбенту, що вимиваються
потоком розчину. Використання технології зворотного осмосу обмежене
невисокою ефективністю очищення води від нітратів, тому осмотичні системи
очищення води від нітратів мають кілька стадій і високу ціну, також вода після
очищення зворотним осмосом має неприємний смак і вимагає додаткового
очищення.
Недавній прогрес у розробці мезопористих матеріалів викликав зростання
інтересу до найбільш перспективного методу опріснення води, яким є ємнісна
деіонізація води [1]. Механізм ємнісної деіонізації води полягає у наступному:
при прикладанні напруги до електродів, які знаходяться у воді з підвищеним
вмістом солі, сольватовані іони починають рухатись з потоку води, що
прокачується, до поверхні електродів і адсорбуються на поверхні, при цьому
30
вони утворюють подвійний електричний шар безпосередньо поблизу поверхні.
В цей час з установки витікає потік чистої деіонізованої води. Потім полярність
прикладеної
до
електродів
напруги
змінюється
і
сольватовані
іони
десорбуються в об’єм води, вода збагачується іонами та зливається з установки.
На практиці електрохімічні установки ємнісної деіонізації води працюють
або у циклічному, або у двотактному режимі і виробляють як деіонізовану воду,
так і воду збагачену іонами. Співвідношення між потоками деіонізованої води і
води, що збагачена іонами, залежить від заданого рівня деіонізації і
конструктивного виконання установки. Довгий час цей напрямок досліджень
стримувався
відсутністю
матеріалів
з
достатньо
високо
розвиненою
внутрішньою поверхнею, але останнім часом розвиток технологій виробництва
мезопористих карбонів дозволив створити матеріали з площею активної
поверхні у 800–2000 м2/г, що викликало відновлення уваги до методу ємнісної
деіонізації води. Слід зазначити, що окрім високорозвиненої внутрішньої
поверхні електродів, для реалізації ємнісній деіонізації води, потенціал
подвійного електричного шару, що формується за рахунок адсорбції
сольватованих іонів на поверхні електродів, не повинен перевищувати
потенціал дисоціації молекул води 1,23 В, інакше почнеться розряджання
сольватованих іонів на поверхні електродів, тобто електроліз.
Ця технологія не має недоліків названих вище технологій очищення води
від нітратів і дозволяє також ефективно очищати воду від іонів інших сортів,
зокрема кальцію (відбувається пом'якшення води).
У ННЦ ХФТИ спільно з компаніями CAP та SomnioGlobal розробляються
проточні системи ємнісної де іонізації води з нанопористими карбоновими
електродами на базі матеріалів тканого типу САУТ-1С, що модифікується
нанесенням слою титану. Для технологій ємнісної деіонизації води необхідні
матеріали з високою розвиненою поверхнею (800-2000 м2 / 1 г матеріалу) і
низьким питомим електричним опором. Більшість матеріалів, які з високо
розвиненою поверхнею мають високий питомий опір, що знижує ефективність
їх використання для ємнісної деіонизації розчинів. До даного типу матеріалів
31
належить і карбоновий матеріал САУТ-1С (поверхня 800 м2/ 1 г матеріалу),
питомий опір якого складає 30–32 Ом/см. Можливим вирішенням цієї
проблеми є створення додаткового колектора струму між карбоновим
матеріалом і струмоприймачем. В якості струмоприймачів і колекторів можуть
використовуватися матеріали стійкі в сольових розчинах під напругою – це
платина, титан, ряд нержавіючих сталей. Вартість платини і нержавіючих
сталей необхідного типу, на відміну від титану, перебуває на високому рівні. У
ННЦ ХФТІ використовується оригінальний вакуумно-електродуговий метод
нанесення шару титану на поверхню карбонових електродів.
Карбоновий матеріал розміром 30×30 см закріплюється на утримувачі у
вакуумній камері на відстані 50 см від титанового катода. Після вакуумування
системи до 10-4 торр між тканиною і катодом підпалювався дуговим розрядом
(струм розряду – 100 А). На карбоновий матеріал САУТ-1С проводилося
напилення титану на одну сторону електродуговим методом протягом 10
хвилин. Розміри електрода (d = 30 cm), попередня вакуумна відкачка до 10-4
торр, а також значна відстань між електродом і карбоновим матеріалом
забезпечують
рівномірне
нанесення
титанового
покриття.
У
разі
двостороннього напилення, матеріал розміщувався між двома катодами
(відстань до обох 50 см), а час експозиції – 10 хвилин. Напилення
здійснювалося в залишковому атмосферному повітрі при вакуумі 10-4 торр, що
при використанні великої відстані між катодом, що розпилювався, і поверхнею
тканини (50 см) дозволило отримати однорідне напилення з мінімальною
кількістю крапельних вкраплень. Фотографії матеріалу до нанесення шару
титану та після наведено на рис. 1.
Питомий електричний опір до нанесення шару титану становив 32 Ом/см,
після нанесення титану з однієї сторони карбонового матеріалу – 11 Ом/см,
після нанесення титану з двох сторін – 8 Ом/см.
32
Рис. 1. Поверхня карбонового матеріалу без нанесеного титану (ліворуч), з нанесеним
титаном (праворуч)
Поверхню зразків матеріалу САУТ-1С було досліджено з використанням
електронного скануючого мікроскопу. Отримані фотографії наведено на рис. 2.
Рис. 2. Поверхня карбонового матеріалу з нанесеним титаном
Як видно з наведених фотографій, товщина ниток карбонової тканини
САУТ-1С становить 5 мкм. Видно, що напилення шару титану (праворуч)
призводити
до
утворення
додаткових
контактних
майданчиків
між
карбоновими волокнами, що і пояснює зниження питомого опору. На базі
отриманого
матеріалу
був
виготовлений
проточний
модуль
ємнісний
деіонизації води. Закріплення карбонової тканини між титановими рамками
здійснюється за допомогою точкового зварювання, при чому відбувається
утворення карбіду титану, який досить стійкий у водному середовищі, і
дозволяє забезпечити хороший перехідною контакт між карбоном тканиною і
титанової рамкою, яка є колектором струму.
Для
тестування
розробленої
конструкції
було
виготовлено
експериментальний стенд, що складався з електрохімічного модуля, системи
прокачування модельних розчинів, джерела живлення та системи контролю
33
параметрів води. Електрохімічний модуль налічував 20 плоских електродів з
площею 900 см2 кожен (площа активної поверхні карбонового матеріалу
становила 684 см2). Загальна робоча площа електродів становила 1,36 м2.
Живлення
електрохімічної
уставки
здійснювалось
від
програмованого
низьковольтного джерела живлення постійного струму CDS1-5M10, що
складається з п’яти окремих модулів, кожен з яких має робочій діапазон
напруги -1,5 В ÷ +1,5 В та робочий діапазон струму 0–10 А. Кожен модуль
працює у режимі заряджання ємності до визначеної напруги у діапазоні 0-1,5 В,
потім у режимі розряджання, далі у режимі заряджання при зміні полярності
електродів, а потім знову в режимі розряджання. Тривалість кожного режиму
задається окремо у діапазоні 1–60 хв. В експериментах напруга, до якої
заряджалась електродна система електрохімічної установки, не перевищувала
1,1 В.
Принципова схема експериментального стенду представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема експериментального стенду
Модельні соляні розчини (з концентрацією NaCl 5000 ppm) готувалися з
дистильованої води та навіски хлориду натрію хімічної чистоти. Загальний
об’єм розчину, що циркулював у системі, дорівнював 13,5 л. Швидкість
циркуляції розчину становила 1 л/хв, тобто приблизно за 13,5 хвилин
відбувалась повна зміна розчину.
Контроль
електродинамічних
характеристик
здійснювався
цифровим
34
осцилографом Tektronix 2024B, який реєстрував сигнал з низьковольтного
щупа, що приєднаний до електродів, та з низьковольтного щупа, що
приєднаний до низькоомного шунта. Дані з осцилографу запам’ятовувались та
оброблялись за допомогою РС. Контроль параметрів води здійснювався
кондуктометром Bante 950 з температурною компенсацією та багатофункціональним пристроєм контролю якості води PL-700AL, дані з яких
запам’ятовувались и оброблялись за допомогою РС. Вимірювання концентрації
солі у розчину проводилось у буферному об’ємі. Похибка кондуктометра Bante
950 становить не більше 10 ррm.
Характерні осцилограми струму та напруги, а також динаміка зміни
концентрації солі у розчину наведені на рис. 4. Затримка з початком зміни
концентрації солі відносно початку заряджання-розряджання електрохімічної
установки викликана низькою швидкістю циркуляції розчину. При збільшенні
швидкості циркуляції розчину час затримки зменшується, при зменшенні –
зростає.
Рис. 4. Характерні осцилограми заряджання-розряджання електродів та зміна
концентрації солі в залежності від часу
Встановлено, що в умовах експерименту за 15 хвилин при напрузі
заряджання 1,1 В концентрація солі у розчині зменшується в середньому на 200
ppm при температурі розчину 16,6оС, тобто з об’єму розчину на електродах
адсорбується 2,7 г NaCl.
Враховуючи, що питома поверхнева щільність мезопористого карбону
35
становить 130 г/м2, а загальна маса карбонового матеріалу – 176,8 г, можна
оцінити
питому
сорбційну
здатність
модифікованого
мезопористого
карбонового матеріалу САУТ-1С, яка сягає 15,3 мг NaCl на 1 г карбонового
матеріалу. Слід зазначити, що отримане значення питомої сорбційної здатності
знаходиться на рівні найсучасніших світових досягнень, наприклад, у [2]
отримано питому сорбційну здатність матеріалу на рівні 1,3 мг NaCl на 1 г
карбонового матеріалу.
Експериментально було встановлено, що з часом сорбційна здатність
карбонового матеріалу САУТ-1С зменшується, так, через 2–3 тижні постійної
роботи сорбційна здатність падає на 30–35 % від початкового значення, а потім
залишається на цьому рівні протягом тривалого часу.
На базі розробленої конструкції з деякими модифікаціями було виготовлено
експериментальний прототип установки очищення питної води, який було
протестовано за допомогою води з приповерхневих джерел.
Результати тестування наведено в таблиці:
Параметр
Зразок 1 до
обробки
Зразок 2 до
обробки
7.68
Зразок 2
після
обробки
6.84
Ph
8.24
Зразок 1
після
обробки
6.69
TDS, ppm
607
130
480
180
NO3, mg/l
264,5
15,22
70,93
12,68
Na, mg/l
26,8
0,8
31,76
14,82
Cl, mg/l
82,56
10,1
18,72
7,22
K, mg/l
7,8
0,7
49,51
4,68
Ca, mg/l
23,64
6,55
69,54
27,32
ГДК NO3 – 45 мг/л.[3]
Видно, що концентрація іонів присутніх у воді, зменшувалась у кілька разів,
так, концентрація нітратів зменшувалась зі значень у 4–5 разів перевищуючих
ГДК до значень значно нижчих ГДК.
Таким чином, продемонстровано ефективність використання розробленого
прототипу установки ємнісної деіонізації води на базі карбонових електродів з
36
нанорозмірними порами, що модифіковано нанесенням слою титану для
очищення питної води від нітратів та невисоких концентрацій солі.
Література
1. Welgemoed T. J. Capacitive deionization technology development and
evolution of an industrial prototype system. Dissertation, Faculty of Engineering, the
Built Environment and Information Technology. – University of Pretoria etd., 2005. –
90 p.
2. Haibo Li, Linda Zou, Likun Pan, Zhuo Sun Novel Graphene-Like Electrodes
for Capacitive Deionization // Environ. Sci. Technol. – 2010. – Vol. 44 (22). –
P. 8692–8697.
3. ГОСТ 18826-73. Вода питьевая. Методы определения содержания
нитратов.
КОМПРЕССИОННО-ДИСТРАКЦИОННЫЙ АППАРАТ ВНЕШНЕЙ
ФИКСАЦИИ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗУ
Лукьянченко В. В., Володькова Н. В.
Лечение заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата до
настоящего времени представляет сложную клиническую задачу, поскольку
частота
ортопедической
и
травматологической
патологии
остается
на
практически постоянном высоком уровне. Социально-экономические потери
заставляют клиницистов и научных работников совершенствовать старые и
искать новые, эффективные средства и способы терапии.
Для ортопедов-травматологов традиционным выбором уже более 100 лет,
начиная с конструкции доктора Parkhill (1897), является применение аппаратов
внешней фиксации (АВФ). Проблема лечения открытых и закрытых переломов
и их последствий остается актуальной в настоящее время. Это связано с ростом
37
травматизма, долговременной потерей работоспособности и частой причиной
инвалидности при травмах.
При выборе метода лечения больных с переломами костей необходим
вариант,
позволяющий
при
минимальных
сроках
фиксации
добиться
положительных результатов лечения. Главным условием для сращения костей
при остеосинтезе является точное сопоставление (репозиция) и обеспечение
недвижимости (фиксации) обломков. Репозиция обломков предусматривает
сопоставление
их
по
всей
плоскости
излома
с
плотным
контактом
поверхностей. Однако устранение всех видов смещения, особенно по ширине,
возможно лишь после растягивания (дистракции) обломков с образованием
между ними диастаза. После устранения всех видов смещения сближением
(компрессии) поверхностей обломков возникает полное их сопоставление.
Для лечения таких сложных переломов костей, как правило, используют
компрессионно-дистракционные
аппараты
внешней
фиксации
с
односторонними, двусторонними, полукруглыми и круглыми фиксаторами,
соединенными с костями с помощью спиц, винтов, стержней, гвоздей и тому
подобное.
Аппараты, разработанные ООО «Инмайстерс», предназначены для
внешнего чрескостного остеосинтеза при переломах, пулевых ранениях,
деформациях и патологии разных фрагментов конечностей – бедра, голени,
плеча и предплечья, а также таза, фаланг пальцев кисти, стопы и подтаранного
сустава. Отрасль применения — травматология, ортопедия, онкология.
Конструкция аппаратов внешней фиксации включает раздвижную или
цельную штангу, к которой крепятся кронштейны определенной формы со
стержнедержателями и стержнями. Штанги некоторых аппаратов изготовлены
из материала, обеспечивающего легкость конструкции и рентгенпрозрачность.
Все составляющие аппаратов являются не токсичными согласно СанПиН 42123-4240.
Аппараты
внешней
фиксации
являются
стойкими
к
влияниям
биологических жидкостей и выделений тканей организма человека, с которыми
38
они контактируют в процессе эксплуатации согласно МУ25.1-001. 1.3.20. При
транспортировке конструкции устойчивы к влияниям климатических факторов
согласно ГОСТ 15150 для группы условий хранения 5.
Стержни костные изготавливаются из биоинертных, немагнитных
материалов, на которые в индивидуальных случаях может наноситься
биоинертное покрытие для повышения надежности. Например, компрессионнодистракционный аппарат внешней фиксации для остеосинтеза, по патенту RU
№ 2061434, А61В17/66, 1996. Он содержит две соосно расположенные
резьбовые
штанги,
на
каждой
из
которых
размещены
подвижные
стержнедержатели в виде трубчатых корпусов, которые фиксируются на
штангах с помощью гаек. Однако применение такого аппарата связано со
значительной трудоемкостью при лечении сложных переломов костей, а также
невозможность дозированной компрессии и дистракции
Более близким по сути и достигнутому результату к техническому
решению,
которое
было
предложено,
является
компрессионный
–
дистракционный аппарат внешней фиксации для остеосинтеза, содержащий
соосно расположенные с возможностью относительного перемещения между
собой две опорные цилиндровые штанги, ползун, закрепленный на штангах, а
также стержнедержатели со стержнями (пат. RU № 2132168, А61В 17/66, 1999).
Относительное перемещение между собой обеих штанг осуществляется здесь с
помощью
стяжки
разнонаправленная
с
конечными
резьба,
участками,
установленной
на
в
которых
выполнена
резьбовые
отверстия
соответствующих штанг. Путем поворота стяжки в тот или другой бок
отдаления штанг вместе со стержнями, а следовательно фрагментов сломанной
кости. Но при этом вращении стяжки не исключается ротация штанг,
расшатывания стержней и смещения между собой фрагментов кости. Это
нарушает точность репозиции кости, которая снижает надежность лечения ее
перелома с использованием данного аппарата.
Задание этой полезной модели заключается в создании компрессионнодистракционного аппарата внешней фиксации для остеосинтеза, который
39
предупреждает
ротацию
штанг
при
осуществлении
компрессии
или
дистракции кости, предусматривает дозированное смещение или сопоставление
ее обломков и обеспечивает необходимую жесткость фиксации их при
функционировании
аппарата,
а
следовательно,
способствует
более
эффективному лечению.
Поставленное задание решается тем, что компрессионно-дистракционный
аппарат внешней фиксации для остеосинтеза содержит соосно расположенные
с возможностью относительного перемещения между собой две опорные
цилиндрические штанги, ползун, закрепленный на штангах, контргайку,
вставку а также стержнедержатели со стержнями.
Фотоотпечаток
компрессионно-дистракционного
аппарата
внешней
фиксации для остеосинтеза представлен на рис. 1.
Рис. 1. Фотоотпечаток компрессионно-дистракционного аппарата внешней фиксации
для остеосинтеза
Согласно полезной модели наконечник одной из штанг выполнен с
внутренней полостью, в которую введен резьбовой наконечник второй штанги с
двумя
диаметрально
расположенными
продольными
пазами,
в
них
установлены штифты. Штифты закреплены на наконечнике первой штанги, при
этом аппарат поставлен дополнительно промежуточным диском с резьбовым
отверстием, размещенным на резьбовом наконечнике второй штанги и
соединенным с муфтой, а также контргайкой. Муфта охватывает наконечник
первой штанги, а на торце отмеченного наконечника выполнено определенное
40
количество продольных отверстий, в которые поочередно устанавливается при
вращении
муфты
подпружиненный
шарик,
закрепленный
на
торце
промежуточного диска.
Выполнение
опорной
штанги
сборной
из
штанги
с
резьбовым
хвостовиком, штанги с внутренним отверстием, контргайки, муфты, диска
позволяет
проводить
компрессию
или
дистракцию
отломков
кости.
Выполнение отверстий, расположенных по кругу на торце штанги, в которые
поочередно устанавливается при вращении муфты подпружиненный шарик
позволяет проводить дозированное перемещение.
В штанге с резьбовым хвостовиком выполнено два продольных паза, в
которые в сборе установлены штифты из другой штанги, что обеспечивает
ротационную стабильность. Оснащение аппарата контргайкой предупреждает
откручивание штанг и расшатывание стержней. Отмеченный диск, муфта и
контргайка
выполнены
из
алюминиевых
сплавов,
преимущественно
дюралюминиевых, внешние поверхности которых обработаны микродуговым
оксидированием с формированием на них корундового слоя глубиной 0,1– 0,2
мм и шероховатостью в пределах 25 – 12,5 мкм. На внешних поверхностях
противоположно расположенных концов обеих штанг выполнена косая
сетчатая накатка.
Данная конструкция позволяет превращать вращательное движение
муфты, а следовательно и диска, в продольное перемещение одной штанги со
стержнями
относительно
второй.
Наличие
контргайки,
которая
взаимодействует с диском, а также выполнение промежуточного диска, муфты,
и контргайки из алюминиевых сплавов, внешние поверхности которых
обработаны
микродуговым
оксидированием
с
формированием
на
них
корундового слоя глубиной 0,1 – 0,2 мм и шероховатостью 25 – 12,5 мкм за
счет более крепкого соединения их между собой, предупреждает само
откручивание штанг, а следовательно, расшатывание стержней во фрагментах
кости.
41
Аппарат используют следующим образом. Согласно рентгенограмме
наносят метки для определения места перелома и мест проведения стержней. В
проксимальный и дистальный обломки вводят по два отмеченных стержня.
После
введения
всех
стержней
на
их
свободные
концы
надевают
стержнедержатели и монтируют весь аппарат.
В дальнейшем выполняют репозицию обломков. Для этого сначала
осуществляют вытягивание проксимального и дистального обломков кости
вдоль оси путем поворота муфты в определенную сторону. Величина данного
расстояния определяется углом поворота промежуточного диска и шагом
резьбы наконечника второй штанги. После смещения обломков выполняется
компрессия обломков раневых поверхностей путем поворота муфты в обратной
бок, после чего штанги, следовательно, поврежденный сегмент конечности
фиксируют с помощью контргайки. Наличие штифтов, которые установлены в
продольных пазах второй штанги, способствует смещению штанги 1
относительно штанги 2 без их ротации, а смещение фрагментов кости при
выполнении дистракции и компрессии не происходит.
При использовании предлагаемого аппарата отсутствовала резорбция
костной ткани вокруг стержней, расшатывания стержней не наблюдалось. Это
способствовало тому, что процесс сращения костей сократился на 30%, что
подтверждает эффективность применения в клинической практике.
Таким
образом,
можно
сделать
вывод,
что
предложенный
компрессионно-дистракционный аппарат внешней фиксации для остеосинтеза
позволяет более эффективно лечить переломы длинных трубчатых костей.
Литература
1. Чрескостный остеосинтез множественных повреждений нижних
конечностей: методические рекомендации / Г. А. Илизаров, С. Д. Швед,
С. Е. Карагодин, В. М. Шигарев. – Курган : Курган. НИИЭКОТ, 1984. – 22 с.
42
2.
Оперативное
лечение
около-
и
внутрисуставных
переломов
дистального отдела голени / А. Н. Побел, И. Л. Пелещук, Т. А. Амро и др. //
Ортопедия. Травматология. – 2003. – № 3. – С. 59–62.
4. Сравнительная оценка жесткости фиксации костных отломков
спицевыми, стержневыми и спице-стержневыми способами наружного чрескостного остеосинтеза / О. В. Бейдик, К. К.Левченко, А. П. Любицкий и др. //
Гений ортопедии. – 2003. – № 1. – С. 109–114.
5. Кованов В. В. Хирургическая анатомия нижних конечностей /
В. В. Кованов, А. А. Травин. — Москва : Медгиз, 1963. — 568 с.
ЗАСОБИ ДЛЯ ЕФЕКТИВНОГО ОПРОМІНЕННЯ РОСЛИН
У ТЕПЛИЦІ
Піхтарь О. В.
Витрати на енергоресурси складають значну частину в собівартості
сільськогосподарської продукції. Тому пыдвищення ефективності опромінення
рослин в теплиці є актуальним. Завданням дослідження є розроблення
регульованих системи для ефективного опромінення рослин у теплиці, а метою
– збільшення ефективності вирощування рослин у теплиці розробленими нами
засобами автоматизації.
Роботу
виконано
відповідно
до
Державних
цільових
програм
енергоефективності на 2010 – 2015 рр. з доповненням та «Розробка і
впровадження
енергозберігаючих
світлодіодних
джерел
світла
та
освітлювальних систем на їх основі» і плану наукових досліджень ТДАТУ на
2011 – 2015 рр. за науково-технічною підпрограмою № 26 «Використання
нетрадиційних
джерел
енергії
в
сільськогосподарському
виробництві»
(державний реєстраційний номер 0111u002543).
Для освітлення «зелені» використовують компактні люмінесцентні лампи
(КЛЛ), адже їхній ККД у 5 разів більший від звичайних ламп розжарювання
43
(ЛР), але вони значно дорожчі. Для здешевлення експлуатації КЛЛ нами
запропонована діагностика та ремонт КЛЛ з використанням запатентованого
способу [1].
Вченими доведено, що для кожного виду і стадії розвитку рослин
потрібний свій оптимальний спектр і режим ефективного опромінення. Нами
розроблена регульована система світлодіодного опромінення рослин у теплиці.
Система дозволяє створити будь-який спектр і режим, необхідний для
ефективного опромінення рослин у теплиці [2; 3].
Запатентована світлодіодна система освітлення рослин у теплиці [2]
містить світлодіодні світильники, джерело живлення, перетворювачі напруги,
резонансний трансформатор, лінію електропередачі та блок керування (рис. 1).
Перетворювачем напруги є електронний генератор синусоїдальних коливань,
виконаний на двох транзисторних підсилювачах із позитивним зворотним
зв’язком через міст Віна, виконаний на RC-елементах. Вихід моста Віна через
послідовно з’єднані перший і другий транзисторні підсилювачі приєднаний до
первинної обмотки резонансного трансформатора.
Рис. 1. Світлодіодна система освітлення рослин в теплиці з мостом Віна [2]
Колекторний вихід другого підсилювача приєднаний до конденсатора
моста Віна, емітер транзистора першого підсилювача через резисторний
дільник напруги приєднаний до виходу другого підсилювача, керуючий вхід
44
електронного генератора синусоїдальних коливань, утворений ланцюгом з двох
послідовно з’єднаних світлодіодів для опромінення фоторезисторів моста Віна,
приєднаний до виходу блока керування, вільні виводи ланцюга світлодіодів,
моста Віна, і підсилювачів об’єднані спільною шиною [2].
Зміна величини напруги, що надходить від блоку керування на вхід моста
Віна 1 електронного генератора, в результаті змінюється частота генерації
синусоїдальних коливань на виході. Вихідний сигнал першого підсилювача 2 з
колектора транзистора VT1 через конденсатор зв’язку C3 надходить на базу
транзистора VT2 другого підсилювача 3. Використання двокаскадного
підсилювача
2,3,
охваченого
частотнозалежним
позитивним
зворотним
зв’язком через міст Віна 1, на конденсаторах C1,C2, і фоторезисторах R2,R4,
який надходить на базу транзистора VT1, дозволяє змінювати фазу вихідного
сигналу на 360˚, тобто не змінювати фазу сигналу на частоті генерації.
При подачі напруги від блоку керування на вхід електронного генератора
яскравість світлодіодів VD37,VD38 збільшується, а опір фоторезисторів R2,R4
моста Віна зменшується. Приєднання виходу моста Віна через послідовно
з’єднані транзисторні підсилювачі 2,3 до первинної обмотки резонансного
трансформатора TV1 забезпечує подачу регульованих високочастотних
коливань у лінію електропередачі ЛЕП.
В результаті змінюється напруга, що надходить через випрямляч
VD1…VD4 - VDm…VDn на відповідні світильники VD11…VDn, що
призводить до зміни їхньої яскравості і спектру, якщо світлодіоди входять до
одного світильника. Емітер транзистора VT1 першого підсилювача 2 через
резисторний дільник напруги із резисторів R1,R3 приєднаний до колектора
транзистора VT2 другого підсилювача 3 для утворення негативного зворотного
зв’язку, який забезпечує заданий коефіцієнт підсилення (Кп ≥3) першого
підсилювача 2.
Приєднання виходу моста Віна через послідовно з’єднані транзисторні
підсилювачі до первинної обмотки резонансного трансформатора забезпечує
подачу регульованих високочастотних коливань в лінію електропередачі до
45
світлодіодних світильників [2]. Утворення негативного зворотного зв’язку
шляхом
приєднання
емітера
транзистора
першого
підсилювача
через
резисторний дільник напруги до виходу другого підсилювача забезпечує
заданий коефіцієнт підсилення.
Приєднання виходу блоку керування до електронного генератора через
ланцюг
з
двох
послідовно
з’єднаних
світлодіодів
для
опромінення
фоторезисторів моста Віна призводить до керованої зміни їхнього опору і
частоти синусоїдальних коливань. Живлення системи здійснюється від
промислової мережі змінного струму, що ускладнює її застосування при
відсутності
централізованого
електропостачання
в
місці
розташування
тепличного господарства.
Нами також розроблена регульована світлодіодна система опромінення
розсади з використанням генератора синусоїдальних коливань на базі аналога
лямбда діода (АЛД) [3], яка працює від джерела постійного струму, наприклад,
від сонячної електростанції.
Система працює наступним чином. При визначеній напрузі джерела
постійного струму 11, що відповідає диференційному від’ємному опору ВАХ
АЛД в паралельному контурі 18, утвореному котушкою 19 і ємністю
послідовного ланцюжка із варикапу 20 і конденсатора 21 виникають гармонічні
синусоїдальні коливання. При зміні величини напруги, що надходить від блоку
керування 1 змінюється імпеданс варикапу 20, а отже, ємність і резонансна
частота гармонічних коливань паралельного резонансного LC контуру 18. В
результаті змінюється напруга на АЛД із комплементарної пари польових
транзисторів 12,13 (наприклад, типу КП303 і КП103) і частота коливань у його
контурі, яка через емітерний повторювач на базі транзистора 25 надходить на
відповідний резонансний трансформатор 3 (його конденсатор 9), а через нього в
лінію електропередачі 4 і через ємність 5 або індуктивність 6 на світильники 8
[2]. При цьому ємнісний опір Хс за відомою формулою
46
Хс=1/ωС (1), де С – ємність елемента 5, зменшується, а індуктивний опір
елемента 6 за формулою ХL=ωL (2), де L – індуктивність елемента 6,
збільшується, де ω – циклічна частота.
Приєднання виходу генератора синусоїдальних коливань до первинної
обмотки резонансного трансформатора 3 забезпечує подачу регульованих
синусоїдальних коливань в лінію електропередачі 4.
В результаті змінюється напруга, що надходить через вирівнювач 7 на
відповідні світильники 8, що призводить до зміни їхньої яскравості і спектру,
якщо кольорові світлодіоди входять до одного світильника. При подальшому
збільшенні напруги АЛД переходить у закритий стан зі струмом закриття в
декілька піко ампер [2].
Рис. 2. Принципова схема генератора синусоїдальних коливань на базі АЛД
Живлення регульованої світлодіодної системи опромінення розсади з
генератором на базі АЛД може здійснюватися від сонячної електростанції з
використанням запатентованого нами сонячного фотоелектричного модуля
(СФЕМ) циліндричної форми [4]. СФЕМ складається з коаксіально скляних
трубок (рис. 3). Трубки виготовлені із боросилікатного скла і з'єднані між
собою з утворенням колби типу посудини Дьюара, з якої, для створення
47
вакууму, відкачане повітря, простір внутрішньої скляної трубки наповнений
охолоджуючою рідиною, з накопичувальним баком у верхній частині.
1
6
2
3
4
5
A
+Q1
- Q3
+Q2
A
Рис. 3. Сонячний фотоелектричний модуль циліндричної форми
Сонячний
фотоелектричний
модуль
циліндричної
форми
працює
наступним чином. Сонячне світло вільно проходить через зовнішню прозору
трубку 2 виготовлену з міцного боросилікатного скла, яке забезпечує пропуск
хвиль сонячної радіації в діапазоні 0,4…2,7 мкм, і потрапляє на тонку плівку 3
ФЕП, розташовану на внутрішній скляній трубці 1 меншого діаметра, які
генерують електричну енергію.
ФЕП виготовлені з аморфного кремнію, які можна наносити тонкою
плівкою безпосередньо на скло. Така конструкція фотоелектричного модуля
забезпечує збільшення кількості поглинутого світла (а отже і кількості
генерованої електроенергії) протягом дня, без зміни його положення. Річ в
тому, що найбільше поглинання має місце, якщо світло падає на ФЕП під
прямим кутом. Тому для плоских ФЕП необхідні спеціальні системи стеження
за Сонцем (а це додатковий простір, складність механізмів і, як наслідок,
кошти).
На поверхню плівки ФЕП циліндричної форми світло
попадає під
прямим кутом у вигляді трьох складових: прямого світла, розсіяного світла і
відбитого світла від поверхні, на якій розташовано фотоелектричний модуль.
48
Сонячне світло, що попадає на тонку плівку 3 спричиняє нагрівання ФЕП (+Q1,
+Q2), а охолоджуюча рідина 5 відбирає тепло (-Q3), знижує робочу
температуру, чим забезпечує збільшення ККД ФЕП, і за принципом
термосифона надходить до накопичувального бака 6, де охолоджується вночі.
Якщо в якості охолоджуючої рідини 5 використовується вода, то після
підігріву вона може використовуватися для господарчих потреб, наприклад, для
зрошення рослин, а до фотоелектричного модуля надходитиме свіжа вода з
водопроводу.
Вивід
електричних
контактів
виконаний
герметичним.
Фотоелектричний модуль установлюють на даху будівлі під кутом до
горизонту, рівним географічній широті місцевості.
Таким чином, для світлодіодних ламп можна отримати практично будьякий спектр, необхідний для конкретних рослин і для конкретної стадії
розвитку. Нами розроблені і запатентовані регульовані системи опромінення
рослин, здатні забезпечити найбільш ефективне опромінення рослин, а
живлення регульованої системи можна здійснити від сонячної електростанції з
використанням запатентованого нами сонячного фотоелектричного модуля
циліндричної форми.
Література
1. Пат. Україна №87588 Україна, МПК (2006) Н02М9/00, Н05В41/00.
Спосіб діагностики і ремонту електронного пускорегулюючого апарата для
живлення компактної люмінесцентної лампи / Жарков В. Я., Чураков А. Я.,
Піхтарь О. В.; заявл. 17.09.2013; опубл. 10.02.2014, Бюл. № 3.
2. Пат. Україна по заявці u201412840, МПК (2015.01) A01G9/00.
Регульована світлодіодна система освітлення рослин в теплиці / Жарков В. Я.,
Діордієв В. Т., Піхтарь О. В., Чураков А. Я.; заявл. 1.12.2014. – Висновок про
видачу ПУ № 2878/ЗУ/15 від 18.02.2015.
3. Заявка № u201501689, МПК (2015.01) F21S2/00, H05B37/02, G01K7/16.
Регульована світлодіодна система опромінення розсади / В. Я. Жарков,
49
А. Я. Чураков, О. В. Піхтарь; заявл. 26.02.2015. – Реєстр. № 5362/ЗУ/15 від
1.04.2015.
4. Пат. Україна №97080, МПК (2015.01) Н01L31/00. Сонячний
фотоелектричний модуль циліндричної форми / Жарков В. Я., Діордієв В. Т.,
Саніна О. О. , Піхтарь О. В. ; заявл. 09.10.2014; опубл. 25.02.2015, Бюл. № 4.
ОГНЕЗАЩИТНЫЕ ЭПОКСИАМИННЫЕ КОМПОЗИЦИИ
С ПОНИЖЕННЫМ ДЫМООБРАЗОВАНИЕМ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ
Саенко Н. В., Попов Ю. В., Корх А. И.
В последнее время наблюдается рост численности пожаров, связанных с
увеличением количества строительных конструкций, которые характеризуются
низкой
способностью
сопротивляться
действию
огня.
Металлические
конструкции не распространяют огонь, но при этом имеют высокую
теплопроводность, под действием огня и высоких температур они теряют свою
несущую способность.
Одной
из
предотвращению
составных
частей
чрезвычайных
общей
ситуаций
системы
мероприятий
техногенного
характера
по
в
технологических процессах, зданиях и сооружениях различного назначения,
является огнезащита строительных конструкций. С целью предотвращения
преждевременного обрушения или утраты несущей способности во время
пожара (несущие железобетонные металлические и деревянные конструкции),
возгорания или горения (деревянные материалы и горючие пластики)
строительные конструкции обрабатываются различными огнезащитными
покрытиями.
На сегодняшний день практически отсутствуют огнезащитные покрытия,
учитывающие то, что строительные конструкции и изделия могут находиться
не только в статическом состоянии, но и под действием разного вида
50
динамических нагрузок (деформация, изгибание, вибрация) [1; 2]. Поэтому
разработка
новых
огнезащитных
покрытий
с
высокой
адгезионной
способностью, прочностью, химической и атмосферной устойчивостью
является актуальной задачей.
Для решения этой задачи в качестве связующего использовали
олигомерные композиции на основе эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 с
реакционноспособными олигомерами различной химической природы, что
обусловлено возможностью обеспечения необходимых технологических и
эксплуатационных свойств в широком температурном интервале эксплуатации.
В качестве отвердителей использовали амины различной активности, которые
позволяют
регулировать
вязкость
и
жизнеспособность
разработанных
композиций.
С целью регулирования эксплуатационных характеристик и снижения
горючести применяли дисперсные минеральные наполнители, отличающиеся
химической природой поверхностных адсорбционных центров, а также
наполнители слоистой структуры, в том числе, интеркалированные и коинтеркалированные графиты.
Одним
из
наиболее
распространенных
способов
огнезащиты
строительных конструкций является применение эффективных тонкослойных
вспучивающихся покрытий на основе эпоксидных полимеров, которые имеют
ряд уникальных адгезионно-прочностных, механических и антикоррозионных
свойств и отверждаются при стандартной и пониженной температурах в
отсутствии растворителей. Однако выход коксового остатка эпоксидных
полимеров при 600–800°C невысок, а сами полимеры относятся к горючим
материалам с КИ=19,0%. В результате исследований были получены
вспучивающиеся
эпоксидные
композиции
для
защиты
металлических,
железобетонных и деревянных строительных конструкций, которые благодаря
наличию в своем составе ко-интеркалированного серной и фосфорной
кислотами графита увеличивают термостойкость вспучивющегося слоя до
800°С. По результатам контрольных сравнительных измерений установлено,
51
что огнезащитная эффективность разработанного состава по металлу при
толщине
1
мм
на
11–21%
превышает
эффективность
аналогичных
сертифицированных составов «Эндотерм ХТ-150» и «Протерм Стил» (ДСТУ-НП
Б
В.1.1-29:2010).
Эпоксиполимерные
покрытия
с
добавкой
ко-
интеркалированного графита обладают высоким коэффициентом вспучивания
(16–33), кислородным индексом (31–32%) и прочным пенококсовым слоем (60–
165 г/см2) [3; 4].
Для решения задач по защите строительных конструкций и изделий из
древесины от воздействия повышенных температур и плесневых грибов были
разработаны
огнебиозащитные
эпоксидные
композиции.
Разработанные
композиции позволяют перевести древесину в І группу огнезащитной
эффективности при толщине покрытия от 0,2 до 0,5 мм (ГОСТ 16363-98).
Введение
в
полимерную
матрицу
фунгицидной
добавки
приводит
к
увеличению ингибирующих свойств композиций к плесневым грибам. По
результатам климатических испытаний установлено, что разработанные
составы в течение 11 лет могут обеспечивать надежную огнебиозащиту
деревянных конструкций [5].
Для уменьшения дымообразующей способности эпоксидных композиций
применяли оксиды и соли металлов переменной валентности, что позволяет
снизить коэффициент дымообразования по сравнению с галогенсодержащими
огнезащитными материалами на 20% при тлении и на 90% – при горении.
Разработанная композиция имеет достаточный уровень пожарной безопасности
для
применения
в
качестве
электроизоляционного
материала
и
дает
возможность отказаться от применения галогенов, понизить дымообразующую
способность изделий электротехнического назначения [6].
Была разработана эпоксидная полимерная композиция сниженной
горючести для наливных полов. По пожарной опасности для строительных
материалов относится к группе Г1, по распространению пламени по
поверхности РП1, группе воспламеняемости В1, по показателю токсичности к
52
умеренно опасным и имеет дымообразующую способность при тлении в 2 раза
ниже, чем у традиционных эпоксидных материалов [7].
Преимущества
разработанных
покрытий:
двухкомпонентные
эпоксиаминные композиции для защиты металлических, деревянных и
бетонных изделий строительного и инженерного назначения от воздействия
повышенных температур, агрессивных сред, вибрации и шума, способные
отверждаться в широком температурно-влажностном интервале (от 10
до +40°С) с необходимым уровнем технологичных характеристик, которые
позволяют сократить сроки проведения ремонтно-восстановительных робот и
повысить срок службы (долговечность) строительных изделий.
По огнезащитным характеристикам разработанные покрытия относятся
согласно ДБН В.1.1-7-2002 и ГОСТ 12.1.044-89 к классу умеренной горючести
(Г2), трудногорючих (В1), умеренно-опасных материалов (Т2), с умеренной
дымообразующей способностью (Д2); огнезащитная эффективность по металлу
при толщине покрытия 1–2 мм составляет 30–45 мин.; при нанесении на
древесину разработанные покрытия переводят ее в І группу огнезащитной
эффективности, что соответствует трудногорючей древесине при толщине
покрытия 0,2 мм.
Применение разработанных покрытий позволяет обеспечить:
– водопроницаемость группы W12,
– высокую адгезионную прочность к различным поверхностям (до 20
МПа),
– возможность проведения работ в условиях повышенной влажности и
при отрицательных температурах (до -10°С),
– небольшую массу и малую толщину, декоративный внешний вид,
–
возможность
нанесения
безвоздушным
распылением,
кистью,
шпателем; ремонтопригодность; легкость удаления и восстановления покрытия
после пожара.
А также покрытия не содержат в себе токсичных органических
растворителей, катализаторов, инициаторов.
53
Экономический эффект зависит от оснащения производственной базы.
Создан банк данных и программный комплекс [8], позволяющий выбрать
композиционные
полимерные
материалы
с
необходимым
комплексом
технологических и эксплуатационных свойств, а также в широком диапазоне
регулировать параметры технологического процесса.
Все представленные разработки подтверждены Патентами Украины,
актами внедрения на предприятиях Украины, разработана техническая
документация по их изготовлению и применению.
Литература
1.
Пат. України на корисну модель № 79119, МПК (2013.01) С09D
163/00. Вогневібростійка полімерна композиція / Березовський А. І. , Маладика
І. Г. , Попов Ю. В., Саєнко Н. В.; заявник та патентовласник Академія пожеж.
безпеки ім. Героїв Чорнобиля МНС України. – № u 2012 12282; заявл.
26.10.2012; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 7.
2.
Пат. № 104386 Україна, МПК C 08L 63/00, C 09D163/00, C 09G
163/00. Вібропоглинаюча полімерна композиція / Попов Ю. В., Скрипинець
А. В., Саенко Н. В., Прощин О. Ю, Копейко А. Е., Барабаш О. С.; заявник та
патентовласник Харків. нац. ун-т буд-ва та архітектури. – № а 201300636; заявл.
18.01.2013; опубл. 27.01.2014.
3.
Пат. 94870 Украина, МПК С08L 63/02, C09D 163/02, С09К 21/00,
С01В 31/04. Вспученная огнезащитная эпоксидная композиция / Яковлева Р. А.,
Спирина Е. Ю., Барсуков В. З., Хоменко В. Г., Попов Ю. В., Саенко Н. В.;
заявитель и патентообладатель Харьк. гос. техн. у-т стр-ва и архитектуры. –
№201008312; заявл. 05.07.2010; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 11.
4.
Пат. № 107964 Україна, С09D 163/00. Вогнезахисна полімерна
композиція / Березовський А. І., Маладика І. Г., Попов Ю. В., Саєнко Н. В.;
заявник та патентовласник Академія пожеж. безпеки ім. Героїв Чорнобиля
54
МНС України. – № u 2012 11864; заявл. 15.10.2012; опубл. 10.03.2015,
Бюл. № 5.
5.
Пат. 85113 Украина, МПК С08L 63/02, C08G 59/00, C09D 5/18.
Эпоксидная композиция / Яковлева Р. А., Саенко Н. В., Попов Ю. В.,
Жартовский В. М., Ефанова В. В.; заявитель и патентообладатель Харьков. гос.
техн. ун-т стр-ва и архитектуры. – № 200702890; заявл. 25.12.2008; опубл.
25.12.2008, Бюл. № 24.
6.
Пат. 84988 Украина, МПК С08L 63/00, С08К 13/02, C09D 163/02,
С09К 21/00. Эпоксидная композиция со сниженным дымообразованием /
Григоренко А. Н., Яковлева Р. А., Попов Ю. В., Новак С. В., Довбыш А. В.,
Саенко Н. В.; заявитель и патентообладатель Харьков. гос. техн. ун-т стр-ва и
архитектуры. – № 200705094; заявл. 10.12.2008; опубл. 10.12.2008, Бюл. № 23.
7.
Пат. № 60777 А Украина, МПК С08L 63/02. Полимерная
композиция сниженной горючести для наливных полов / Яковлева Р. А.,
Харченко И. А., Семкив О. М., Довбыш А. В., Попов Ю. В.; заявитель и
патентообладатель Харьков. гос. техн. ун-т стр-ва и архитектуры. –
№ 2003021492; заявл. 20.02.2003; опубл. 15.10.2003, Бюл. № 10.
8.
Свидетельство
о
регистрации
авторского
права
№
58707.
«Компьютерная программа ″Композит″» / Журавлев Ю. В., Видинев А. О.,
Данченко Ю. М., Саенко Н. В., Быков Р. А., Качоманова М. П., Скрипинец
А. В., Попов Ю. В.; заявитель и патентообладатель Харьк. нац. техн. ун-т стр-ва
и архитектуры. – № 15842; заявл. 06.11.14; опубл. 18.02.15.
ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
Скоромец Ю. Г.
В привычных двигателях внутреннего сгорания начальное звено –
поршни совершают возвратно-поступательное движение. Затем это движение, с
помощью
кривошипно-шатунного
механизма
преобразовывается
во
55
вращательное. В некоторых устройствах первое и последнее звено совершают
один вид движения. Например, в двигатель-генераторе нет необходимости
сначала
возвратно-поступательное
движение
преобразовывать
во
вращательное, а затем, в генераторе, из этого вращательного движения
извлекать
прямолинейную
составляющую,
то
есть
делать
два
противоположных преобразования.
Современное
развитие
электронной
преобразовательной
техники
позволяет адаптировать для потребителя выходное напряжение линейного
электрогенератора, это дает возможность создать устройство, в котором часть
замкнутого электрического контура совершает не вращательное движение в
магнитном поле, а возвратно-поступательное вместе с шатуном двигателя
внутреннего сгорания. Схемы, поясняющие принцип работы традиционного и
линейного генератора, приведены на рис. 1.
Рис. 1. Схема линейного и обычного электрогенератора
В
обычном
генераторе
для
получения
напряжения
используется
проволочная рамка, вращающаяся в магнитном поле и приводимая в движение
внешним движителем. В предложенном генераторе проволочная рамка
движется линейно в магнитном поле. Это небольшое и непринципиальное
различие дает возможность значительно упростить и удешевить движитель,
если в его качестве используется двигатель внутреннего сгорания. Также в
поршневом компрессоре, приводимом в движение поршневым двигателем,
входное и выходное звено совершает возвратно поступательное движение
(рис. 2).
56
Рис. 2. Схема линейного и обычного компрессора
Преимущества линейного двигателя
Малые габариты и вес из-за отсутствия кривошипно-шатунного
1.
механизма.
Высокая наработка на отказ из-за отсутствия кривошипно-
2.
шатунного механизма и из-за присутствия только продольных нагрузок.
Невысокая
3.
цена
из-за
отсутствия
кривошипно-шатунного
механизма.
Технологичность — для изготовления деталей необходимы только
4.
нетрудоемкие операции, токарные и фрезерные.
Возможность перехода на другой вид топлива без остановки
5.
двигателя.
Управление зажиганием с помощью давления при сжатии рабочей смеси.
У обычного двигателя для подачи электрического напряжения (тока) на свечу
зажигания должно выполняться два условия, а именно:
- первое условие определяется кинематикой кривошипно-шатунного
механизма – поршень должен находиться в верхней мертвой точке (без учета
опережения зажигания);
- второе условие определяется термодинамическим циклом – давление в
камере
сгорания
перед
используемому топливу.
рабочим
циклом
должно
соответствовать
57
Одновременно выполнить два условия очень сложно. При сжатии воздуха
или рабочей смеси происходит утечка сжимаемого газа в камере сгорания через
кольца поршня и др. Чем медленнее происходит сжатие (медленнее вращается
вал двигателя), тем утечка выше. При этом давление в камере сгорания, перед
рабочим циклом, становится меньше оптимального и рабочий цикл происходит
при неоптимальных условиях. Коэффициент полезного действия двигателя
падает. То есть, обеспечить высокий коэффициент полезного действия
двигателя можно только в узком диапазоне скоростей вращения выходного
вала.
Поэтому, например, коэффициент полезного действия двигателя на
стенде составляет примерно 40%, а в реальных условиях, на автомобиле, при
разных режимах движения эта величина падает до 10–12%.
В линейном двигателе нет кривошипно-шатунного механизма, поэтому
не надо выполнять первое условие, не имеет значения, где находится поршень
перед рабочим циклом, имеет значение только давление газа в камере сгорания
перед рабочим циклом. Поэтому, если подачей электрического напряжения
(тока) на свечу зажигания будет управлять не положение поршня, а давление в
камере сгорания, то рабочий цикл (зажигание) всегда будет начинаться при
оптимальном давлении, независимо от частоты работы двигателя.
Принцип работы линейного двигателя.
Принцип работы линейного, как и обычного двигателя внутреннего
сгорания, основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при
сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня
в цилиндре. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное
движение поршня линейному электрогенератору или поршневому компрессору
(рис. 3).
Линейный генератор состоит из двух поршневых пар, работающих в
противофазе, что дает возможность сбалансировать двигатель. Каждая пара
поршней соединена шатуном. Шатун подвешен на линейных подшипниках и
может свободно колебаться вместе с поршнями в корпусе генератора. Поршни
58
помещены в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Продувка цилиндров
осуществляется
через
продувочные
окна
под
действием
небольшого
избыточного давления, создаваемого в предпускной камере.
Накопитель энергии, небольшой воздушный рессивер, с помощью
электромагнитных клапанов и электронной системы управления корректирует
скорость, ускорение и положение шатуна в каждый момент времени. Также
система корректировки движения шатуна является и системой пуска двигателя.
На шатуне расположена подвижная часть магнитопровода генератора.
Обмотка возбуждения создает магнитный поток, необходимый для генерации
электрического тока. При возвратно-поступательном движении шатуна, а
вместе с ним и части магнитопровода, линии магнитной индукции, создаваемой
обмоткой
возбуждения,
пересекают
неподвижную
силовую
обмотку
генератора, индуцируя в ней электрическое напряжение и ток (при замкнутой
электрической цепи). Привод топливного и масляного насоса линейного
электрогенератора представляет собой кулачковую поверхность, зажатую
между роликом поршня насоса и роликом корпуса насоса.
Рис. 3. Линейный бензогенератор
59
Уменьшение массы магнитопровода и схемы включения обмоток
электрогенератора.
Генератор линейного бензогенератора представляет собой синхронную
электрическую машину. В обычном генераторе ротор совершает вращательное
движение и масса подвижной части магнитопровода не является критичной. В
линейном генераторе подвижная часть магнитопровода совершает возвратнопоступательное движение вместе с шатуном двигателя внутреннего сгорания, и
высокая масса подвижной части магнитопровода делает работу генератора
невозможной. Необходимо найти способ уменьшения массы подвижной части
магнитопровода генератора.
Если к нагрузке попеременно подключать только обмотку пары окон
электрогенератора, которую в данный момент пересекает магнитный поток, то
эта обмотка за такой короткий промежуток времени не успеет перегреться (при
токе более чем в 10 раз превышающем номинальный), так как тепловые
процессы инерционны. То есть, необходимо попеременно подключать к
нагрузке только ту часть обмотки генератора (пару полюсов), которую
пересекает магнитный поток, остальное время она должна остывать. Таким
образом, нагрузка все время включена последовательно только с одной
обмоткой генератора. При этом действующее значение тока, протекающего
через обмотку генератора, не превысит оптимальной величины, с точки зрения
нагрева проводника.
Таким образом, можно значительно, более чем в 10 раз, снизить массу не
только подвижной части магнитопровода генератора, а и массу неподвижной
части магнитопровода. Коммутация обмоток осуществляется с помощью
электронных ключей.
Основное
применение
линейного
электрогенератора
—
источник
бесперебойного питания на предприятиях небольшой мощности, позволяющий
подключенному
оборудованию
продолжительное
время
работать
при
пропадании сетевого напряжения, или при выходе его параметров за
допустимые нормы.
60
Электрогенераторы могут применяться для обеспечения электрической
энергией
промышленного
и
бытового
электрооборудования,
в
местах
отсутствия электрических сетей, а также в качестве силового агрегата для
транспортного средства (гибридный автомобиль), в качестве мобильного
генератора электрической энергии.
Транспортное средство с линейным электрогенератором представляет
собой двухместный легкий (250 кг) автомобиль. Использование линейного
электрогенератора или компрессора в качестве силового агрегата автомобиля
позволяет создать простое в эксплуатации и недорогое транспортное средство.
Для снижения себестоимости, а соответственно и цены продукции для
потребителя необходимо упростить монтаж и электрические соединения
бортовых приборов транспортного средства.
Современные технологии производства печатных плат и ассортимент
выпускаемой
электронной
продукции
позволяют
сделать
почти
все
электрические соединения с помощью двух проводов – силового и
информационного. То есть, не производить монтаж соединения каждого
отдельного электрического прибора (датчиков, исполнительных и сигнальных
устройств), а подсоединить каждый прибор к общему силовому и общему
информационному проводу.
Система управления по очереди выводит коды (адреса) приборов в
последовательном коде на информационный провод, после чего ожидает
информацию о состоянии прибора тоже в последовательном коде и по этой же
линии. На основании этих сигналов система управления формирует коды
управления для исполнительных и сигнальных устройств и передает их для
перевода исполнительных или сигнальных устройств в новое состояние (при
необходимости).
Таким образом, при монтаже или ремонте каждое устройство необходимо
соединить с двумя проводами (эти два провода являются общими для всех
бортовых электроприборов) и электрической массой.
61
Литература
1.
Кухлинг Х. Справочник по физике / Х. Кухлинг; пер. с нем. – 2-е
изд. – Москва : Мир, 1985. – 520 с., ил.
2. Двигатели внутреннего сгорания. Теория и расчёт рабочих процессов /
под общ. ред. А. С. Орлина и М. Г. Круглова. – 4-е изд., перераб., и доп. –
Москва : Машиностроение, 1984.
ЭФФЕКТИВНЫЕ ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЕ
ЭПОКСИУРЕТАНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Скрипинец А. В., Гапеев С. А.
На сегодняшний день проблема снижения уровня шума и вибрации
является актуальной во всех отраслях промышленности (в космической
технике, строительстве, транспорте и проч.). С развитием современных
промышленных технологий появляется необходимость защиты строительных
сооружений и конструкций от повышенного уровня вибрации и шума.
Инженерное и санитарно-техническое оборудование, промышленные приборы,
а также транспортные средства создают при работе высокие динамические
нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в строительных
конструкциях и сооружениях, что приводит к их разрушению.
Одним из способов защиты от вибрации и шума является использование
вибропоглощающих полимерных материалов. Благодаря вязкоупругой природе
полимеры имеют демпфирующие свойства, а именно: способность поглощать
механическую энергию и преобразовывать ее в тепловую при циклической
нагрузке. В результате этого снижается амплитуда колебаний конструкций, что
приводит к повышению их надежности и улучшение технических параметров.
Но многие из вибропоглощающих полимерных материалов [1; 2], которые
представлены на рынке, имеют высокую стоимость; являются листовыми
62
материалами в связи с чем из них сложно сформовать демпфирующее
покрытие, а также содержат токсичные вещества.
Поэтому создание вибропоглощающей полимерной мастики с высокими
показателями
демпфирующей
способности,
адгезии
к
различным
поверхностям, эффективной в широком температурном и частотном диапазоне
являеется актуальной задачей.
Целью работы является разработка вибропоглощающей полимерной
композиции в виде покрытий и монолитных изделий с повышенными
вибропоглощающими свойствами для систем виброзащиты тонкостенных
металлических конструкций, изделий и устройств. Исследована эффективность
использования
вибропоглощающего
полимерного
материала
(ВЭПК)
в
системах виброзащиты и мастичного покрытия (ВПМ) для снижения уровня
локальной вибрации.
Приведены
экспериментальные
исследования
эффективности
разработанных составов эпоксиуретановых полимерных композиций ВЭПК,
предназначенных для минимизации коэффициентов передач виброускорения
(Кр) в системах виброударозащиты (СВУЗ) в диапазоне воздействующих
частот от 20 до 2000 Гц.
На
рис.
1.
представлена
схема
упругодемпфирующей
вставки,
изготовленной из разработанной эпоксиуретановой композиции, в системе
виброударозащиты.
Общий
вид
вибрационного
стенда
и
результаты
исследований показаны на рис. 2, 3 соответственно.
а)
б)
Рис. 1. Схема применения вставки (а) в системе виброударозащиты (б)
63
Кх
10,00
СВУЗ вставки ЭПУ
СВУЗ вставки ЭПУ_Уточнение резонанса
ВИэкв: Fоэх= 89 Гц, Zоэx=0,343
Fрx1=80 Гц
Кр=1,82
Уточнение:
Fрх1=80 Гц
Кр=1,82
Fрx2=145 Гц
F, Гц
1,00
10
100
1000
10000
Fрx2=185 Гц
ВИ экв:
Foэх=89 Гц, Zоэх=0,343
Fрx4=900 Гц
0,10
0,01
Рис.3. Амплитудно-частотные характеристики
СВУЗ с ВЭПК вставкой
Рис. 2. Вибрационный стенд
В результате анализа амплитудно-частотных характеристик (АЧХ),
являющихся
иллюстрацией
эффективности
СВУЗ
на
вибрационное
воздействие, видно, что эффективность СВУЗ в зарезонансной области
достаточно высока, конструкционные резонансы недостаточно выражены,
коэффициенты передачи виброускорения Кр на резонансных частотах 60-95 Гц
снижаются с 30 до 1,6–1,8, и при 145–185 Гц до Кр =1,05-1,1 в необходимом
температурном диапазоне (5 до 35ºС).
Показано, что
эффективность разработанного
состава
в системах
виброзащиты в 2–3 раза превосходит известные аналоги на основе
полиуретанов.
Также
эффективность
разработанной
вибропоглощающей
полимерной мастики ВПМ для снижения уровня локальной вибрации
определяли
на
ручном
пневматическом
молотке
ударного
действия.
Композицию наносили на рукоятку пневматического молотка толщиной
2,5–3 мм, так как уровень локальной вибрации контролируется в месте контакта
рук рабочего. Измерения проводились в диапазоне частот от 8 до 1000 Гц в
64
направлении осей ортогональной системы координат (Х, Y, Z) относительно
тела человека .
В результате проведенных исследований установлено, что в области
низких (8–16 Гц) и средних (20–125 Гц) частот значения логарифмических
уровней виброскорости (Lv) и виброускорения (La) для пневматического
ручного молотка без виброзащиты превышают допустимые значения на 10–
15%. При использовании мастики в низкочастотной и среднечастотной
областях уровни Lv и La снижаются на 25%. В направлении оси Z наблюдается
снижение уровня виброскорости на 8 дБ и виброускорения на 17 дБ (рис. 4).
При этом в направлении оси Z уровни Lv и La молотка пневматического с
виброзащитой на 2–20 дБ и 4–21дБ ниже предельно допустимых значений.
Расчетным методом показано, что вероятность заболевания вибрационной
болезнью человека при работе с пневматическим ручным молотком с
использованием мастики снижается на 50–70% (рис. 5).
Разработанные эпоксиуретановые композиции [3; 4] нашли практическое
применение в качестве упругодемпфирующих полимерных вставок в системах
виброзащиты
на
«НТП
«Техсис»»
(Киев)
в
качестве
защитных
толстопленочных покрытий от локальной вибрации пневматических ручных
машин
на
ОАО
«Турбоатом»
(Харьков),
виброизоляции
элементов
воздуховодов на ООО «Керамотерм» (Харьков) и мастичных материалов на
ООО «Виа-Телос» (Харьков). Разработана техническая документация на их
изготовление и применение, проект технических условий «ТУ У 26.602071174.041-2013 «Вибропоглощающая полимерная мастика»». Проведен
расчет
экономической
эффективности
вибропоглощающих полимерных материалов.
применения
разработанных
65
У р ов ни в иброускорения и
в ибр оскор ости, дБ
110
100
1
90
1*
2
80
2*
70
60
50
0
50
100
150
200
250
Частота, Гц
В е роя т н ос т ь з а бол е ва ния
вибра цион ной бол е з нью ,
ч е л /год
Рис. 4. Зависимость уровней виброскорости (1, 1*) и виброускорения (2, 2*) от частоты вдоль
оси Z для пневматического молотка без виброзащиты (1, 2) и с мастикой (1*, 2*)
0,06
0,05
0,04
0,03
без виброзащиты
0,02
с виброзащитой
0,01
0
5
10
15
Продолжительность работы, лет
Рис. 5. Зависимость вероятности заболевания вибрационной болезнью от продолжительности
работы с пневматическим ручным инструментом
Сделана
сравнительная
известными составами (табл. 1).
характеристика
разработанного
состава
с
66
Таблица 1. Сравнительная характеристика разработанного состава с
известными составами фирм «Адем» и «Антивибрит»
Существующие вибропоглощающие
мастики
АнтивибАнтивибАдем- Адемрит-5М
рит-7М
3-2
2ЛК
однородная
однородная пастообразная
пастообразная
масса серомасса черного цвета
черного цвета
Показатели
Внешний вид
(до отверждения)
Плотность, г/см3
Коэффициент
механических
потерь при
температуре
20˚С
Адгезионная
прочность при
отрыве к Ст3,
МПа
Диапазон рабочих
температур, °С
Показатели
ВПМ
однородная
пастообразная
масса черного
цвета
1,7
1,65
1,7
1,5
1,2
0,25
0,3
0,19
0,3
0,5-0,6
1,47
2,94
1
-
6-8
-10 до +50
+40 до +100
-60 до
+100
-60 до
+100
-50 до +50
170
78
78
72,9
170
Цена за 1кг, грн.
Разработанная
композиция
Существующие вибропоглощающие мастики Разработанная
композиция
Антивибрит-5М Антивибрит-7М Адем-3-2
Внешний вид (до отверждения)
Адем-2ЛК ВПМ
однородная пастообразная масса черного
цвета однородная пастообразная масса серо-черного цвета однородная
пастообразная масса черного цвета
Плотность, г/см3
1,7
1,65 1,7
1,5
1,2
Коэффициент механических потерь при температуре 20˚С
0,19 0,3
0,5–0,6
Адгезионная прочность при отрыве к Ст3, МПа
Диапазон рабочих температур
+100 -60 до +100
0,25 0,3
-10˚ С до +50˚ С +40 до +100
-50 до +50
Цена за 1кг, грн 170 170
78
1,47 2,94 1
78
72,9
-60
6–8
до
67
Разработанная
повышенные
вибропоглощающая
вибропоглощающие
полимерная
свойства
(1,5–2
композиция
раза)
и
имеет
большую
адгезионную прочность (2–4 раза) по сравнению с существующими аналогами
«Адем» и «Антивибрит» [5; 6]. При этом они имеют меньшую плотность, что
позволит уменьшить количество материалов на 1 м2 при изготовлении
композиции.
Практическая ценность разработанных вибропоглощающих полимерных
композиций характеризуется повышенными демпфирующими свойствами и
адгезионной прочностью по сравнению с существующими аналогами, что
обеспечит снижение уровня шума и вибрации технологического оборудования
для улучшения условий труда персонала и будет способствовать снижению
уровня профессиональной заболеваемости.
Мы готовы предоставить техническую документацию на изготовление и
нанесение
разработанного
покрытия,
осуществить
сопровождение
его
внедрения.
Литература
1. Пат. 2368630 Российская Федерация, МПК7 C 08L 95/00, C 08K 3/26.
Виброшумопоглощающий листовой материал / Литус А. А., Синицына И. Н.,
Артеменко С. Е., Землянский А. А., Желтикова М. Н.; заявитель и
патентообладатель Саратов. гос. техн. ун-т. – № 2008112756/04; заяв.
02.04.2008; опубл. 27.09.2009.
2. Пат. Российская Федерация, МПК7 C 08L 95/00, C 08K 3/26.
Виброшумопоглощающий листовой материал / Литус А. А., Синицына И. Н.,
Артеменко С. Е., Землянский А. А., Желтикова М. И. – № 2007104619/04,
06.02.2007; заявл. 02.04.2008; опубл. 27.09.2009.
3. Danchenko Yu. M. The dispersion filled vibration-absorbing epoxyurethane
polymer compositions for vibration isolation systems / Yu. M. Danchenko, Yu. V.
68
Popov, A. V. Skripinets // European Applied Sciences. – 2013. – Vol. 2, Issue 107. –
Р. 23–26.
4. Пат. України на винахід № 104386, МПК C 08L 63/00, C 09D163/00,
C 09G 163/00. Вібропоглинаюча полімерна композиція / Попов Ю. В.,
Скрипинець А. В., Саенко Н. В., Прощин О. Ю, Копейко А. Е., Барабаш О. С.,
Бухман О. М., Кісельов А. В.; заявник та патентовласник Харків. нац. ун-т
буд-ва та архітектури. – № а 201300636; заявл. 18.01.2013; опубл. 27.01.2014.
5. ТУ 6-05-211-1060-89. Мастика «Антивибрит-М» для вибропоглощающего покрытия.
6. ТУ 2243-038-00203521-97. «Мастика вибропоглощающая очищенная
Адем».
АНТИКОРРОЗИОННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ
ЭПОКСИПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТРОИТЕЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
Данченко Ю. М., Качоманова М. П., Быков Р. А.,
Барабаш Е. С., Антонов А. В.
Памятники архитектуры по истечении многих лет приходят в аварийное
состояние. Являясь исторической ценностью, эти объекты не подлежат сносу, а
наоборот,
ремонту
увеличивается
и
число
реконструкции.
объектов
Кроме
жилищного
того,
и
с
каждым
коммунального
годом
фонда,
находящихся в предаварийном и аварийном состоянии, поэтому большую
актуальность приобретают вопросы их восстановления и реконструкции. В
строительстве при проведении восстановительных и защитных работ широко
применяются антикоррозионные полимерные материалы. Из всех известных
полимеров
эпоксидные
композиционные
материалы
характеризуются
уникальным комплексом свойств и неограниченной возможностью физикохимической модификации. Это обусловливает их широкое применение в
качестве клеев, мастик, покрытий и пропитывающих составов. Эпоксидные
69
композиционные материалы имеют высокую адгезию к металлам, бетону,
кирпичу, дереву, стеклу, угле- и стекловолокну, обладают повышенной
химстойкостью. Кроме того, они могут отверждаться в очень широком
интервале температурно-влажностных условий и при этом не выделяют
токсичных веществ в окружающую среду.
Однако
традиционные
антикоррозионные
эпоксидные композиции «холодного отверждения»
твердеют
при
температуре
18–30˚С,
и
при
понижении температуры их жизнеспособность и
время отверждения возрастает в десятки раз.
Следовательно, в зимний период использование
эпоксидных
композиций
носит
ограниченный
характер.
Необходимо
также
известные
строительные
материалы на основе
эпоксиполимеров
отметить,
неустойчивы
что
к
воздействию
фактически
отсутствуют
биологически агрессивных сред.
В
настоящее
время
антикоррозионные
на
рынке
эпоксидные
Украины
композиции,
производимые
на
основе
отечественного сырья, способные отверждаться и обладающие хорошими
эксплуатационными
свойствами
при
пониженных
и
отрицательных
температурах, а существующие зарубежные аналоги необоснованно дороги.
В связи с этим на кафедре общей химии ХНУСА уже более 15 лет
проводятся исследования в области разработки новых эпоксидных олигомеролигомерных композиций «холодного отверждения», отвечающих требованиям
современных
полимерных
строительных
материалов.
В
рамках
этих
исследований был выполнен ряд научно-исследовательских работ, защищены 3
кандидатские диссертации, получено 2 патента Украины, опубликовано более
100 научных статей в различных изданиях. Студенты, занимающиеся этими
70
исследованиями,
участвуют
в
конкурсах
студенческих
научных
работ
различного уровня и, как правило, занимают
призовые места.
Все
материалы
эпоксидианового
олигомера
Отверждение
на
основе
марки
ЭД-20.
композиций
стехиометрическим
амидных
создаются
осуществляется
количеством
отвердителей
различной
аминных
и
химической
природы, а также их комбинациями. Так, в качестве
отверждающих
аминофенольный
диэтилентриамин
отвердитель
марки
низкомолекулярный
марки
УП-0633М,
компонентов
АФ-2,
моноцианэтилированный
полиаминоолигоамид
полиэтиленполиамин
марки
используются
ПЭПА.
марки
В
Л-20,
качестве
модифицирующих добавок используются: неионогенный ПАВ – продукт
взаимодействия модифицированных высших жирных кислот касторового масла
(85% рецинолевой кислоты) и диэтаноламина марки Амирол М, а также
дисперсные минеральные наполнители различной химической природы.
Для исследований выбран комплексный подход, который условно состоит
из четырех групп методов: первая – исследования технологических свойств
эпоксидных композиций (метод ротационной вискозиметрии, краевого угла
смачивания, диэлектрический метод, ИК – спектроскопии, метод экстракции,
индикаторный
метод
изучения
активных
адсорбционных
центров
на
поверхности дисперсных минеральных наполнителей); вторая – исследование
структуры и физико-механических свойств отвержденных эпоксиполимеров
(термомеханический анализ, метод равномерного отрыва от поверхности,
стандартные методы определения физико-механических свойств); третья –
методы испытания и прогнозирования сроков службы материалов в натурных
условиях эксплуатации; четвертая – методы планирования эксперимента и
математической обработки результатов исследований.
71
В
результате
многолетних
исследований
создан
ряд
материалов
строительного назначения со специальным комплексом антикоррозионных и
эксплуатационных свойств (табл. 1), предназначенных для защиты, ремонта и
восстановления различных строительных объектов, выполненных из кирпича,
камня, бетона и железобетона.
Таблица 1.
Показатель
Адгезионная
прочность,
МПа к:
Стали 3
Стеклу
Влажному (5%)
бетону
Ударная вязкость,
кДж/м2
Разрушающее
напряжение при
изгибе, МПа
Эффект
ингибирования
жизнедеятельности
тионовых бактерий,
%
Водопоглощение за
24 ч при 298 К
Коэффициент
диффузии ⋅109 при
298 К, м2/с
NaOH (10%)
H2SO4 (10%)
(БТЭК
-1)
(БЭ-1)
(КЭ)
(БТЭК) Кислот
Бактери
Кисло
Тиксотр о-стойцидная
тоопная
кая
ПастойПа-тент
Патент
кая
№76199 тент
№89569
№
76199
(ЭКНО)
Низкотемпературного
отверждения
(ЭКНО4)
Низкотемпературного
отверждения
11,0
10,5
-
11,7
15,0
-
4,0
-
3,6
-
41,5
20,7
2,6
40,2
18,5
3,0
12,5
14,6
3,66
2,74
-
-
69,1
82,2
25,0
31,2
9,6
12,7
19,4
100
100
100
-
-
0,08
0,06
0,35
0,07
0,02
0,05
5,72
8,63
5,72
8,63
2,5
0,8
1,02
1,09
72
Представленные материалы строительного назначения с успехом внедрены
и
апробированы
на
таких
предприятиях
Украины:
ГКП
«Харьковкоммуночиствод», УкрГосНИИ «УкрВОДГЕО» (Харьков), ЗЖБК-13
(Харьков), ООО «Роста» (Харьков), ООО «Виа-Телос» (Харьков), ООО
«Аквахим» (Харьков) и др.
Литература
1. Пат. на винахід № 89569, Україна, МПК С09D 163/02, C08L 63/02.
Полімерна композиція для будівництва / Прощин О. Ю., Яковлєва Р. А.,
Данченко Ю. М., Попов Ю. В., Биков Р. О.; власники Прощин О. Ю.,
Яковлєва Р. А., Данченко Ю. М., Попов Ю. В. – № а 200804962; заявл.
17.04.2008; опубл. 10.02.2010, Бюл. № 3.
2. Пат. на винахід № 76199, Україна, МПК C08L 63/00, C08K 3/36, C08K
5/16, C09D 163/00. Епоксидна композиція / Латорець К. В., Яковлєва Р. А.,
Попов Ю. В., Корінько І. В., Піліграм С. С., Клейн Є. Б., Абрамова О. А.;
власники
Харків.
держ.
«Харківкомуночиствод».
–
техн.
№
ун-т
буд-ва
20040402785;
та
заявл.
архітектури,
15.04.2004;
ДКП
опубл.
17.07.2006, Бюл. № 7.
3. Исследования биостойкости эпоксиаминных композиций, содержащих
бактерициды / Ю. М. Данченко и др. // Хім. пром-сть України. – 2000. – № 5. –
С. 48–51.
4. Данченко Ю. М. Долговечность эпоксидных материалов в условиях
эксплуатации канализационных коллекторов // Коммун. хоз-во городов. – Киев,
2000. – Вып. 25. – С. 112–114.
5. Усовершенствованный технологический процесс получения и нанесения
защитных эпоксидных покрытий при ремонте и восстановлении трубопроводов
сетей канализации / Ю. В. Попов, Ю. М. Данченко, Р. А. Яковлева и др. // Наук.
вісн. буд-ва. – Харків, 2001. – Вип. 13. – С. 276–280.
6. Исследование влияния поверхностных свойств бентонита на процессы
73
отверждения эпоксиаминных композиций / В. С. Осипчик, Р. А. Яковлева,
Ю. М. Данченко и др. // Успехи в химии и химической технологии : сб. науч.
тр. – Москва, 2007. – Т. 21. – № 6 (74). – С. 40–43.
7.
Восстановление
кирпичной
кладки
полимерными
материалами,
отверждающимися при отрицательных температурах / Р. А. Яковлева,
А. Е. Копейко, Ю. М. Данченко и др. // Наук. вісн. буд-ва – Харків, 2008. –
Вип. 49. – С. 310–314.
8.
Физико-химические
особенности
процессов
структурирования
эпоксиполимеров строительного назначения / Ю. М. Данченко и др. // Вестн.
БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2010. – № 3. – С. 11–15.
9. Бактерицидні епоксидні олігомер-олігомерні композиції для будівництва /
Ю. М. Данченко, Р. А .Яковлева, В. А. Андронов и др. // Наук. вісн. буд-ва –
Харків, 2010. – Вип. 60. – С. 59–65.
10. Антикоррозионные эпоксиполимеры низкотемпературного отверждения
для строительства / Р. А. Яковлева, Ю. М. Данченко, Ю. В. Попов и др. //
Наука: ретроспектива и прогнозы : сб. науч. ст. МТФ. – Харьков, 2011. –
С. 139–141.
11. Андронов В. А. Технологии повышения экологической безопасности и
долговечности сетей водоотведения / В. А. Андронов, Ю. М. Данченко //
Восточ.-Европейс. журн. передовых технологий.– 2012. – № 6/8(60). – С. 18–24.
12.
Екологічно
низькотемпературного
безпечні
епоксиамінні
твердіння
/
Ю.
М.
наповнені
Данченко,
Р.
композиції
О.
Биков,
М. П. Качоманова та ін. // Схід.-Європейс. журн. перед. технологій. – 2013. –
№ 6/10(66). – С. 9–12.
74
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА «ПРОГРАММА "КОМПОЗИТ"»
Данченко Ю. М., Качоманова М. П., Журавлёв Ю. В., Быков Р. А.,
Скрипинец А. В., Попов Ю. В., Саенко Н. В., Видинёв А. О.
В настоящее время компьютерному моделированию в полимерном
материаловедении посвящено множество работ, однако их легко разделить на
два основных направления. Первое – работы по разработке компьютерных
программ, в теле которых заложены расчеты одной или нескольких
математических моделей. Такие программы вполне адекватно описывают
различные
физико-химические
процессы
и
структурообразование
в
полимеризации. Второе направление – применение компьютерных программ
для преобразования и считывания сигнала с оборудования (например,
компьютерная
ИК-спектроскопия
при
исследовании
полимерных
композиционных материалов). Перечисленные варианты особенно актуальны
при теоретических и научных изысканиях, но редко применяются на
производстве, там, где более важен результат, а именно: получение материала с
определенными
компьютерной
материала,
эксплуатационными
программы
основываясь
для
на
свойствами.
расчетов
выборе
Поэтому
разработка
технологических
параметров
композита
с
определенными
специфическими свойствами, достаточно актуальная задача.
Кафедрой общей химии ХНУСА совместно с кафедрой автоматизации
производственных процессов ХНУСА была разработана программа, в основу
которой положены результаты 15-летней научно-исследовательской работы в
области разработки новых эпоксиполимерных композиций, отвечающих
требованиям современных полимерных строительных материалов.
«Программа ″Композит″» является удобным инструментом для проведения
расчетов
эксплуатационных
назначения,
а
также
характеристик
построения
материалов
графических
строительного
зависимостей
выбора
композиционных полимерных материалов (КПМ) с необходимым комплексом
75
технологических и эксплуатационных свойств. Она позволяет рассчитать
вязкость и ее изменение в процессе отверждения композиций и некоторые
другие наиболее важные эксплуатационные характеристики получаемых
материалов строительного назначения.
Программа написана на языке программирования JavaScript, а также языках
разметки Html и СSS. Код программы представлен в виде приложения Windows
с помощью движка Node-Webkit (NW.js.), позволяющего использовать
современные web-технологии (HTML5, CSS3, JavaScript и WebGL) и не зависит
от браузера пользователя. При написании программы использована библиотека
Jquery, из которой взят плагин Flot для построения графиков, интерфейс
программы упрощен.
Работа в программе начинается с выбора композиционного полимерного
материала (рис.1), где необходимо выбрать тип КПМ: с пониженной
горючестью, электропроводящий, электроизоляционный, низкотемпературного
отверждения,
бактерицидный,
огнебиостойкий.
После
композиция,
соответствующая данному типу КПМ, выбирается пользователем по составу.
"
Рис. 1. Общий вид рабочего окна «Программы
"Композит″»
Данные позиции являются начальными точками для последующих расчетов.
После выбора нужных КПМ, пользователю предлагается регулировать
соотношения компонентов, а также одно или несколько эксплуатационных
свойств, которые хотелось бы сохранить, и предоставляются расчетные данные
76
по технологическим параметрам выбранной композиции (рис.2). На этом этапе
программы действует «защита от ввода неверной информации», если
пользователь забудет ввести какой-то параметр или введет его неверно, то при
попытке произвести расчет появится сообщение с подсказкой.
Рис.2. Расчетное рабочее окно «Программы ″Композит"»
Эта часть программы является особенно важной, так как пользователю
предоставляется возможность спрогнозировать не только свойства полученного
материала, но и интервалы, в которых эти свойства будут сохраняться, что без
77
сомнения, является незаменимым как на производстве, так и в научных
исследованиях.
Рис.3. Общий вид графического редактора
«Программы ″Композит"»
Еще одна из немаловажных особенностей «программы Композит» – это
наличие графического редактора (рис.3) с поддержкой «печати», который
позволяет проследить изменение заданного технологического параметра от
изменения одного из исходных свойств. Это поможет пользователю адекватно
выбрать и проверить необходимые ему интервалы сохранения свойств КПМ.
Основные положительные свойства «Программы ″Композит"»:
1. Программа является портативной, а значит, не требует инсталляции.
2. Расчетные данные программы подтверждены многолетними научными
исследованиями в области разработки новых полимерных композиционных
материалов
на
основе
эпоксиполимеров,
отвечающих
требованиям
современных полимерных строительных материалов.
3.
Программа
содержит
уникальную
базу
запатентованных
КПМ,
отличающихся широким спектром специфических свойств.
4 «Программа ″Композит"» поддерживает возможность пополнения базы
данных.
5. Программу можно встроить модулем на сайт.
6. На компьютерную программу «Программа ″Композит"» получено
78
свидетельство о регистрации авторского права (№58707 от 18.02.2015г.) [4].
Аналогами данного приложения могут выступать программы, описанные в
статьях [1–3]. Авторами статьи [1] создана компьютерная программа для
расчета фракционного состава ММcр и ММР для эпоксидных смол
алифатического ряда, позволяющая регулировать эти параметры путем
направленного изменения фракционного состава эпоксидных смол. В работе [2]
описана компьютерная программа, которая моделирует некоторые физические
параметры (температуру стеклования, диэлектрическую проницаемость) как
для линейного полимера, так и для возможных сетчатых структур. В статье [3]
описано
математическое
моделирование
в
физикохимии
полимеров
с
использованием ресурсов Open Source. Эти программы, несомненно, важны для
научных исследований в области физико-химии полимеров, однако являются не
информативными для производственников. Кроме того, существенными
недостатками данных программ является ограниченность рассчитываемых
параметров.
Использование «Программы ″Композит"» является удобным инструментом
для
технологов
и
научных
сотрудников
при
проведении
расчетов
эксплуатационных характеристик материалов строительного назначения, а
также
помощником
в
разработке
технологических
инструкций
по
использованию КПМ.
Литература
1. Суриков П. В. Влияние молекулярной массы и молекулярно-массового
распределения
на
реологические
свойства
эпоксидных
олигомеров
/
П. В. Суриков и др. // Олигомеры-2009 : сб. ст. X Междунар. конф. по химии и
физикохимии олигомеров, Волгоград, 7–11 сент. 2009 г. – Волгоград, 2009. – С.
176.
2. Сетчатые полимеры на основе 3,3-бис-(4-гидроксифенил)фталида и
[2.2]парациклофан-4,16-дикарбоновой
кислоты
/
Д. Ю. Антонов,
79
Н. В. Воронцова, С. Н. Салазкин и др. // Высокомолекулярные соединения.
Серия Б. – Москва, 2011. – Т. 53. – № 3. – С. 502–510.
3. Соловьев М. Е. Математическое моделирование в физикохимии
полимеров с использованием ресурсов Open Source // Материалы 4
Всероссийской
научной
конференции
(с
международным
участием)
«Физикохимия процессов переработки полимеров», Иваново, 5 – 8 окт. 2009. –
Иваново, 2009. – С. 13–14.
4. Свидетельство о регистрации авторского права № 58707. «Компьютерная
программа ″Композит″» / Журавлев Ю. В., Видинев А. О., Данченко Ю. М.,
Саенко Н. В., Быков Р. А., Качоманова М. П., Скрипинец А. В., Попов Ю. В.;
заявитель и патентообладатель Харьков. нац. техн. ун-т стр-ва и архитектуры. –
№ 15842; заявл. 06.11.14; опубл. 18.02.15.
ПРОТИВОРЕЦИДИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ
СТОП У ДЕТЕЙ ПРИ ЛЕЧЕНИИ КОСОЛАПОСТИ
Малясова М. Г.
Сегодня во многих развитых странах совокупные затраты предприятий на
развитие персонала можно сравнить с государственными затратами на систему
образования. И эти затраты компенсируются через внедрение на предприятии
новых процессов и технологий, созданием новых продуктов. В том числе и
новых изобретений, отражающих современный уровень научно-технического
потенциала
предприятия,
технологический
уровень
развития
страны.
Изобретение – это новый продукт или процесс, который решает, на первый
взгляд, только техническую проблему. Но не следует забывать, что при
правильном подходе и реальной коммерциализации изобретений последние
позволяют удовлетворять все возрастающие потребности клиентов на рынке,
решать социальные проблемы в обществе и приносить реальные доходы и
изобретателю, и предприятию. А в конечном итоге – обществу и государству.
80
Компания
ООО
«ДЕЛМЕД»
производит
широкий
ассортимент
ортопедической продукции, здесь можно заказать ортопедические корсеты,
головодержатели
различные
(воротники),
ортезы,
стельки-супинаторы,
изготовленные с учётом анатомических особенностей пациента.
Однако растущий спрос на новые изделия, обусловленный возрастающим
числом ортопедический патологий, вызванных различными экологическими и
другими факторами, заставляет нас все больше и больше уделять внимания
изобретательской работе на предприятии, кооперироваться для решения
сложных
технических
задач
с
другими
предприятиями
и
научными
организациями. В итоге рождаются новые идеи и технические решения,
обретающие вид патентной заявки и получения патентов.
Одна из проблем, которую удалось решить в последнее время – это
создание брейс-аппаратов для лечения врожденной косолапости. Эта патология
принадлежит к числу наиболее частых ортопедических заболеваний детского
возраста в Украине. Консервативное лечение данного заболевания начинается с
первых дней жизни ребенка, носит последовательный, длительный и
непрерывный характер. Процесс лечения иногда занимает месяцы и годы. При
отсутствии эффекта от консервативных методов лечения детей в возрасте от 6
месяцев
и
старше
могут
рассматриваться
и
применяться
методы
хирургического лечения. Проблема заключается в том, что при неустраненной
деформации начинают деформироваться кости и суставы стопы, а иногда и
кости голени.
Основным методом лечения врожденной косолапости в нашей стране, да и
во многих других странах, остается консервативный. Большинством ортопедов
признано, что именно с консервативного метода следует начинать лечение
данной патологии. Заключается он в поэтапном гипсовании стоп по
специальной методике. Подобные методики применяются с 30-х годов ХХ
столетия. Харьковский ортопед М. Г. Зеленин описал такие методики в книге
«Методика консервативного лечения ортопедических заболеваний детского
возраста», выпущенной в Украине еще в 1935 году. Украинскими ортопедами
81
используются методы гипсования по Зеленину, а также консервативный метод
лечения по Понсетти. Эти методики широко распространены во всем мире и
используется с 1950-х годов. При необходимости и по показаниям
производится ахиллотомия (малоинвазивная операция), после чего назначаются
брейсы. Процент рецидивов значительно сокращен за счет использования
брейсов, которые отводят стопу наружу и растягивают сухожилия.
Аппарат для лечения косолапости (брейсы) применяется до 3–4 летнего
возраста пациента, а иногда и в более позднем возрасте.
Устройство противорецидивное фиксирующее стопы (далее брейсы) состоит
из:
1. Креплений для ортопедических антиварусных сандалий, ботиночек.
2. Распорной планки, разводящей крепления на необходимую длину.
3.
Дополнительно
комплектуется
ортопедическими
антиварусными
сандаликами.
Рис. 1. Узел коррекции эквинуса стопы от 0 до 30 градусов
Брейсы комплектуются угловым шестигранным торцовым ключом 5 мм для
контроля узла коррекции эквинуса стопы.
82
Рис. 2. Узел коррекции приведения стопы от -45 до +90 градусов
Прижимная гайка откручивается и закручивается вручную. Позволяет легко
поворачивать стопы на нужный угол с шагом 22,5º. Всего 7 позиций (2 позиции
внутрь носками, одна позиция основная, 4 позиции носками наружу).
Такое конструктивное исполнение предлагаемого устройства обеспечивает
стабильную фиксацию механизмов тыльного сгибания стоп и механизма
регулировки расстояния между ботиночками в заданном положении после
настраивания
их
на
определенные
параметры.
Это
повышает
эксплуатационную надежность устройства, уменьшает его габариты и вес в
среднем на 16 –18% и расширяет функциональные возможности.
83
ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРІВ
Аніщенко
Ганна
Ігорівна,
доцент
Харківського
національного
університету будівництва та архітектури, кандидат технічних наук.
Антонов А. В., студент Харківського національного університету
будівництва та архітектури.
Барабаш
Євгенія
Сергіївна,
аспірант
кафедри
загальної
хімії
Харківського національного університету будівництва та архітектури.
Биков
Харківського
Роман
Олександрович,
національного
доцент
університету
кафедри
будівництва
загальної
та
хімії
архітектури,
кандидат технічних наук.
Блажко Володимир Володимирович, доцент кафедри механізації
будівельних процесів Харківського національного університету будівництва та
архітектури, кандидат технічних наук.
Відіньов
Антон
Олегович,
студент
Харківського
національного
університету будівництва та архітектури.
Володькова Наталя Володимирівна, інженер-конструктор І категорії
компанії ТОВ «Інмайстерс» (Харків).
Гапеєв Сергій Олександрович, студент механіко-математичного
факультету
Харківського
національного
університету
будівництва
та
архітектури.
Данченко
Харківського
Юлія
Михайлівна,
національного
доцент
університету
кафедри
будівництва
загальної
та
хімії
архітектури,
кандидат технічних наук.
Ємельянова Інга Анатоліївна, доцент кафедри механізації будівельних
процесів Харківського національного університету будівництва та архітектури,
доктор технічних наук.
Журавльов Юрій Володимирович, професор Харківського національного
університету будівництва та архітектури, кандидат технічних наук.
84
Задорожний Андрій Олексійович, доцент Харківського національного
університету будівництва та архітектури, кандидат технічних наук.
Качоманова Марія Павлівна, асистент кафедри загальної хімії
Харківського
національного
університету
будівництва
та
архітектури,
кандидат технічних наук.
Корх Олександра Іванівна, студентка Харківського національного
університету будівництва та архітектури.
Кудін
Дмитро
Вікторович,
молодший
науковий
співробітник
Національного наукового центру Харківського фізико-технічного інституту.
Лук'янченко Володимир Вікторович, генеральний директор компанії
ТОВ «Інмайстерс».
Малясова Марина Георгиевна, директор компанії ТОВ «Делмед»
(Харків).
Меленцов
Микола
Олексійович,
головний
інженер
ТОВ
«Стальконструкція», кандидат технічних наук (Харків).
Піхтарь
Ольга
Василівна,
магістрант
Таврійського
державного
агротехнологічного університету (Мелітополь).
Попов
Юрій
Вікторович,
доцент
Харківського
національного
університету будівництва та архітектури, кандидат технічних наук.
Саєнко Наталя В’ячеславівна, асистент кафедри загальної хімії
Харківського
національного
університету
будівництва
та
архітектури,
кандидат технічних наук.
Скоромець Юрій Григорович, інженер ТОВ «Інтегрейтед Текнікал
Вижн ЛТД» (Чернігів).
Скрипинець Анна Василівна, асистент кафедри загальної хімії
Харківського
національного
університету
будівництва
та
архітектури,
кандидат технічних наук.
Стоянов Фелікс Анатолійович, професор Харківського національного
університету будівництва та архітектури, доктор технічних наук.
85
Наукове видання
«Ukr.Tech.Fest»
Матеріали ІІ міжрегіональної виставки-конференції
Харків, 21–22 травня 2015 р.
Відповідальний за випуск В. Д. Ракитянська,
заслужений працівник культури України
Редактор С. М. Миценко
Підписано до друку 22.10.2015 Формат паперу 60×84 1/16
2,6 друк. арк. 2,3 обл.-вид. арк.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
238
Размер файла
2 141 Кб
Теги
ХДНБ ім. В. Г. Короленка, «Ukr.Tech.Fest»
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа